描繪可打印熱塑性材料的藍圖

  魷魚能用來做點什么呢?作為美味的魷魚卷吃掉,生產墨水或者染料…現在遠不止這些,賓夕法尼亞州立大學的研究團隊用它來生產可用于3D打印熱塑性材料。
  “尋找此類材料的大多數公司將注意力集中在合成塑料。”工程科學與力學教授MelikC.Demirel介紹,“合成塑料無法快速地用于市場推廣,同時,更要命的是這些材料不環保。”
  Demirel團隊盯上了魷魚圈齒(SRT)的蛋白質絡合物。這種天然形成的材料是一種熱塑性塑料,但是獲得它需要付出大量的努力和犧牲許多魷魚。
  “從常見的歐洲魷魚開始,在范圍內,我們獲取了6種魷魚基因序列。”帶領團隊收集手足類動物的Demirel說。
  12月17日,他們的工作成果在《AdvancedFunctionalMaterials》雜志上發表,并榮登封面。
  研究人員研究了蛋白質絡合物分子的基因序列,并嘗試著通過絡合物合成各種各樣的蛋白質。盡管有的并非熱塑性材料,但其余的材料仍展現出良好的熱塑性,例如:已知小分子量的SRT蛋白質就是一種熱塑性塑料。
  當前的大部分塑料由原油等化石燃料制成。一些高檔塑料則由合成油制成。熱塑性材料是一種聚合物材料,它和無法降解的材料一樣,可熔融,可成型,并且固化。
  這種獨特的熱塑性材料可作為熱塑性塑料進行加熱、擠塑和模塑制造;或者作為溶解在類似于乙酸的簡單溶劑中的塑料,用于膜澆鑄。這種材料還可以作為3D打印機的原材料,用來打印出復雜的幾何結構。
  研究人員通過重組技術來制造這種微小的SRT分子。他們在大腸桿菌中插入SRT蛋白質基因,這種常見且無害的細菌只需進行正常的生命活動,便能夠分泌塑料分子,然后從其生長的培養基中分離出這種熱塑性材料。化學工程教授WayneCurtis和Demire同他們的學生一起在本項目上展開工作。
  “下一代的材料分子將會受到分子組成——序列、結構和性能的支配。”Demirel說。研究人員研發的熱塑性材料是半晶狀,并且可硬可軟。它具有非常高的拉伸強度,是一種濕粘合劑,能夠粘合潮濕的物體。
  這種熱塑性蛋白質具有多樣的調節性能,可以適應個性制造要求。由于它是蛋白質,因此可用于醫學和化妝品生產領域。
  “蛋白質直接提取或重組表達獲取熱塑性塑料的方式,開辟了材料制備合成的新途徑,它將終與高端合成油基塑料競爭。”研究人員展望。
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