用于獲得最佳光學和電學性能的調(diào)諧材料正變得司空見慣?，F(xiàn)在，研究人員和制造商可以通過使用由多個DNA重復序列制成的魷魚啟發(fā)蛋白來調(diào)整材料的導熱性。

“控制現(xiàn)代技術中的熱傳輸 - 制冷，數(shù)據(jù)存儲，電子或紡織品 - 是一個尚未解決的問題，”賓夕法尼亞州先進光纖技術研究中心工程科學與技術教授兼主任Melik Demirel說。“例如，大多數(shù)標準塑料材料具有非常低的導熱性，它們是熱絕緣體。我們正在研究的這些基于魷魚的生物材料在環(huán)境濕度下具有低導電性，但是它們可以被設計成使得它們的導熱率顯著增加“。

在這種情況下，增加取決于蛋白質(zhì)中串聯(lián)重復的次數(shù)，并且可以是傳統(tǒng)塑料中增加的4.5倍。串聯(lián)重復是在自然界中發(fā)現(xiàn)的重復DNA串，在這種情況下，在魷魚環(huán)牙齒中。

研究人員表示，這種生物蛋白膜的一個潛在用途可能是作為織物涂層，尤其是運動服。該材料在日常使用中可以非常舒適和舒適，但是當實際用于重度活動時，穿著者產(chǎn)生的汗水可以“翻轉(zhuǎn)”熱開關并允許織物從穿著者的身體移除熱量。

Demirel和他的團隊設計了合成蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在串聯(lián)重復序列上形成圖案。他們能夠選擇他們想要的重復次數(shù)并研究各種蛋白質(zhì)在這種情況下如何對水分起反應。

“在環(huán)境條件下 - 濕度小于35% - 這些蛋白質(zhì)薄膜的導熱系數(shù)不依賴于重復單位或分子量，并表現(xiàn)出與無序聚合物和水不溶性蛋白質(zhì)相似的導熱性，”研究人員今天報道( 8月13日)自然納米技術。

然而，當薄膜被設計成具有更高的分子拓撲結(jié)構(gòu)時，當它們變得更濕潤，通過高濕度，水或汗水時，導熱性會跳躍。研究人員與弗吉尼亞大學和NIST合作，發(fā)現(xiàn)隨著串聯(lián)重復序列數(shù)量的增加，導熱系數(shù)也會增加。

“由于濕潤時的導熱系數(shù)與重復次數(shù)成線性關系，我們可以將熱導率計算到材料中，”Demirel說。“因此，我們可以制造出類似于高性能設備的更好的熱開關，穩(wěn)壓器和二極管，以解決現(xiàn)代技術中的問題，如制冷，數(shù)據(jù)存儲，電子或紡織品。”

當材料恢復到正常環(huán)境濕度或更低時，開關關閉，蛋白質(zhì)不再有效地傳導熱量。