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源于生物新材料优势明显 成本为瓶颈
发布时间:2015-02-03       关键字:塑料,凯夫拉纤维,新材料             来源:中国塑料机械网

  为了塑料的可持续,各大发明家各显神通。近日一家科研团队研发了强韧、能变形又兼具降解功能的新材料,用鱿鱼吸盘制作。但成本是一大瓶颈,目前正在尝试替代性方法。
  
  一种像凯夫拉纤维一样强韧、既能变形又可降解的热塑性环保新材料,最近由美国宾夕法尼亚州立大学工程学与力学教授迈利克·德米雷尔领导的科研团队研发成功。
 

 
  据德米雷尔介绍,他们这项发明的最初灵感,来自海洋中的鱿鱼。他说,我们以前研发的工程材料,无法轻易改造成不同形状,因而限制了在实际生活中的应用。研究发现,鱿鱼触须吸盘中含有一种结构蛋白质,类似于半晶体结构的蚕丝,将其提取出来,利用传统的聚合物加工技术和新兴的3D打印技术,可以塑造成任何形状。他们就是通过复制从鱿鱼吸盘中提取的蛋白质复合体“鱿鱼环牙”,制造出了这种新材料。实验证明,新材料具有卓越的力学性能,可以为药物给送、材料涂层、组织工程和湿性黏合剂等提供广泛的应用机遇。
  
  但是,目前限制这项研究成果推广应用的最大瓶颈,是从自然界中捕获的鱿鱼数量有限,而从其触须吸盘中能提取到的“鱿鱼环牙”更是凤毛麟角,即使把全世界捕获的所有鱿鱼都用来提取,也难以满足需要。
  
  为了解决这个难题,制造出更多的所需物质,科研团队采用了常见的细菌发酵技术。他们首先从鱿鱼体内提取基因,然后将其植入大肠杆菌。这个过程与酿酒类似,不同的是发酵产生的不是酒精,而是合成的“鱿鱼环牙”。用这种方法,他们目前每天可以生产30—40克“鱿鱼环牙”。与此同时,还进行了一些旨在降低生产成本的技术改进,并初见成效:现在“鱿鱼环牙”的成本已由每克50美元降低至每千克100美元。下一步,还打算用藻类代替细菌,以进一步降低成本。
  
  与传统塑料相比,这种新材料有三大优点:一是重量比碳基材料轻,而且具有多种功能,可以将其制成光纤和薄膜等。二是由于它是蛋白质,可以生物降解和调整,也就是说人们在生产开始时可以修改其基因特性,使产品满足不同的需求。三是由于传统塑料是由化石燃料等经过高温精炼制成,而“鱿鱼环牙”塑料可以在室温下生产,消耗的能源较少,因而更利于环境保护。

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