描绘可打印热塑性材料的蓝图

  鱿鱼能用来做点什么呢?作为美味的鱿鱼卷吃掉,生产墨水或者染料…现在远不止这些,宾夕法尼亚州立大学的研究团队用它来生产可用于3D打印热塑性材料。
  “寻找此类材料的大多数公司将注意力集中在合成塑料。”工程科学与力学教授MelikC.Demirel介绍,“合成塑料无法快速地用于市场推广,同时,更要命的是这些材料不环保。”
  Demirel团队盯上了鱿鱼圈齿(SRT)的蛋白质络合物。这种天然形成的材料是一种热塑性塑料,但是获得它需要付出大量的努力和牺牲许多鱿鱼。
  “从常见的欧洲鱿鱼开始,在范围内,我们获取了6种鱿鱼基因序列。”带领团队收集手足类动物的Demirel说。
  12月17日,他们的工作成果在《AdvancedFunctionalMaterials》杂志上发表,并荣登封面。
  研究人员研究了蛋白质络合物分子的基因序列,并尝试着通过络合物合成各种各样的蛋白质。尽管有的并非热塑性材料,但其余的材料仍展现出良好的热塑性,例如:已知小分子量的SRT蛋白质就是一种热塑性塑料。
  当前的大部分塑料由原油等化石燃料制成。一些高档塑料则由合成油制成。热塑性材料是一种聚合物材料,它和无法降解的材料一样,可熔融,可成型,并且固化。
  这种独特的热塑性材料可作为热塑性塑料进行加热、挤塑和模塑制造;或者作为溶解在类似于乙酸的简单溶剂中的塑料,用于膜浇铸。这种材料还可以作为3D打印机的原材料,用来打印出复杂的几何结构。
  研究人员通过重组技术来制造这种微小的SRT分子。他们在大肠杆菌中插入SRT蛋白质基因,这种常见且无害的细菌只需进行正常的生命活动,便能够分泌塑料分子,然后从其生长的培养基中分离出这种热塑性材料。化学工程教授WayneCurtis和Demire同他们的学生一起在本项目上展开工作。
  “下一代的材料分子将会受到分子组成——序列、结构和性能的支配。”Demirel说。研究人员研发的热塑性材料是半晶状,并且可硬可软。它具有非常高的拉伸强度,是一种湿粘合剂,能够粘合潮湿的物体。
  这种热塑性蛋白质具有多样的调节性能,可以适应个性制造要求。由于它是蛋白质,因此可用于医学和化妆品生产领域。
  “蛋白质直接提取或重组表达获取热塑性塑料的方式,开辟了材料制备合成的新途径,它将终与高端合成油基塑料竞争。”研究人员展望。
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