agosto 16, 2022

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La bioproteína crea materiales estirables bidimensionales

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Crédito: Porco Dorson, Pensilvania

La naturaleza crea materiales en capas como el hueso y la madreperla que se vuelven menos sensibles a las imperfecciones a medida que crecen. Usando proteínas biomiméticas grabadas en dientes de anillos de calamar, los investigadores ahora han creado compuestos bidimensionales que son resistentes a las fracturas y altamente estirables.

«Los investigadores rara vez han informado sobre esta propiedad de interfaz del hueso y el nácar porque ha sido difícil de medir experimentalmente», dijo Melik Demirel, presidente de biomimética de Lloyd y Dorothy Foehr Huck y director del Centro de Tecnologías Avanzadas de Fibra en Penn State.

compuesto 2D Materiales Consiste en capas del grosor de un átomo de un material sólido, como el grafeno o el maxeno, generalmente un carburo, nitruro o carbonitruro de un metal de transición, separadas por capas de algo para unir las capas. Mientras que las piezas más grandes de grafeno o MXenes tienen propiedades agregadas, la fuerza de los compuestos 2D proviene de las propiedades interfaciales.

«Debido a que usamos un material interfacial que podemos modificar repitiendo las secuencias, podemos ajustar las propiedades», dijo Demirel. «Podemos hacerlo muy flexible y muy robusto al mismo tiempo».

Usando proteínas biomiméticas modeladas en dientes de anillos de calamar, los investigadores crearon compuestos bidimensionales que son resistentes a las fracturas y altamente estirables. Crédito: Porco Dorson, Pensilvania

Señaló que los materiales también pueden tener sistemas únicos de conductividad térmica o propiedades que difunden el calor en una dirección con una fuerza superior a 90 grados. Los resultados de este trabajo se publicaron hoy (25 de julio) en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

“Este material sería excelente para las plantillas de los zapatos para correr”, dijo Demirel. «Puede enfriar el pie y la flexión repetida no romperá la suela».

Estos compuestos 2D se pueden utilizar para placas de circuitos flexibles, dispositivos portátiles y otros equipos que requieren fuerza y ​​flexibilidad.

Según Demirel, la teoría tradicional del continuo no explica por qué estos materiales son fuertes y flexibles, pero las simulaciones han demostrado que la interfaz es importante. Lo que parece suceder es que con una mayor proporción del material que forma la interfase, la interfase se fractura en lugares cuando el material está bajo tensión, pero el material como un todo no lo hace.

«Los interfaz de usuario Pero los materiales no se descomponen, dijo Demirel. «Esperábamos que fueran compatibles, pero de repente ya no es solo compatible, sino que es increíblemente extensible».

Otros que trabajan en este proyecto desde Penn State incluyen a Mert Vural, becario postdoctoral. Tarek Mazeed es un becario postdoctoral. Oguzan Kulak, estudiante de posgrado; y Reginald F. Hamilton, profesor asociado de ingeniería y mecánica.

Dong Li y Huajian Zhao, profesor de mecánica y también trabajaron en esta investigación. Ingeniería Aeronáuticaambos en la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur.


Los compuestos biomiméticos autoensamblados tienen propiedades eléctricas inusuales


más información:
Compuestos moleculares estirables inspirados en materiales 2D y proteínas repetidas en tándem, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2120021119.

La frase: Bioprotein Creates Stretchable 2D Materials (25 de julio de 2022) Recuperado el 25 de julio de 2022 de https://phys.org/news/2022-07-bioinspired-protein-stretchable-2d-layered.html

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