“基于天然黑色素纳米颗粒的聚氨酯的优异性能”
生物大分子
黑色素是动物皮肤、头发和眼睛虹膜中的天然分子,它赋予动物颜色,并帮助保护它们免受紫外线的伤害。不久的将来,这种色素可能会出现在意想不到的地方,比如沙发垫或衣服上——但不是因为它的色调。科学家发现,在聚氨酯中加入少量黑色素,使其比材料本身更坚固。他们的研究发表在ACS杂志《生物大分子》上。
从耐用的泡沫座椅和隔热材料到光滑的涂层和弹性纺织品,聚氨酯被广泛用于各种产品中。尽管聚氨酯已经有相当多的用途,但仍有改进的余地。为了使其更耐用,科学家们尝试添加填料,包括二氧化硅、碳纳米管和氧化石墨烯。但这些努力往往一次只能提高一种物理性能,比如抗拉强度——材料断裂前的拉力——而不是韧性——在不断裂的情况下能吸收多少能量。陈明清、董卫福和同事们想尝试一种新方法:添加黑色素,这是一种越来越多地用于其他各种材料的生物分子。
研究人员发现,从墨鱼墨囊中提取的仅含2%黑色素的聚氨酯提高了抗拉强度和韧性。这些性能提高了约10倍,分别从普通聚氨酯中的5.6兆帕和33兆焦耳/立方米增加到51.5兆帕和413兆焦耳/立方米。聚氨酯本身可以在破裂前拉伸770%,而注入黑色素的版本在破裂前拉伸1880%。
作者承认中国国家自然科学基金、中华人民共和国教育部和中央大学的基础研究基金。