據物理學家組織網5月7日報道,瑞士聯邦理工學院的研究小組將蛋白纖維和石墨烯混合,由此制成的新型納米復合紙“多才多藝”,可記憶形狀、測量酶的活性,也可完全生物降解。該研究成果刊登在最新一期的《自然—納米技術》期刊上。
這個研究小組帶頭人、該大學食品和軟質材料科學教授拉斐爾說,這種新型“紙”是由蛋白質和石墨烯交替疊層,經真空過濾機干燥成薄片,類似通過纖維制造普通紙的做法。這種新材料的制作過程可以用相對簡單的手段實現。在這種情況下,牛奶中的蛋白質——β-乳球蛋白在酸性溶液中在高溫下先變性,其在變性過程中的產物是懸浮于水中的蛋白質纖維,而這些纖絲最后可作為疏水的石墨薄片的穩定劑,以使其精細地分散在水中,然后通過一個簡單的過濾技術加工成納米復合材料。
這種具有罕見性質且由不同材料組合而成的納米復合材料,兼具了蛋白纖維和石墨烯的優點于一身。一方面,石墨烯具有機械性能強、可導電以及天生高防水的特點;另一方面,蛋白質纖維具有生物活性,并能凝固水。這些使得新材料在不同濕度條件下可以吸收水分和改變形狀。當吸水時,它可以變形,而當烘干后又恢復了原來的形狀。其可被用于水中的傳感器或加濕器里。
這種材料最有趣的特點是,可以作為一種生物傳感器精確測量酶的活性。由于酶可以消化和分解蛋白質纖維,這就改變了復合材料的阻抗力,一旦將石墨烯紙納入到電路中,其就可以被測量出來。這種功能令研究者興奮地聲稱“發現了一種新的常規衡量酶的活性的方法”。
該材料還可以滿足其他設計需求。例如,其中石墨烯的比例越高,材料便具有更好的導電性;如果含有更多的纖維,這種材料便可吸收更多的水分,而且隨著濕度的變化其會增強變形。
在特定條件下,這種方法可以擴展至利用不同類型的蛋白質,如從雞蛋、血清和大豆中獲取。研究人員受以前對淀粉樣纖維和石墨烯不斷研究的激發,結合這兩種成分生成這樣一個新型“多才多藝”的復合材料。并且,該材料完全可以生物降解。研究人員說:“如今,石墨烯紙已不再是一個稀奇事物,現通過淀粉樣纖維組合創建了這種合成材料的一個新類型。”
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