Toplotno stikalo odkrito v inženirskih biogorivih na osnovi lignjev

Znano o neznanem: Kje se skriva in kako deluje stikalo za strah? (Junij 2019).

Anonim

Tuning materiali za optimalne optične in električne lastnosti postajajo običajni. Zdaj lahko raziskovalci in proizvajalci lahko prilagodijo materiale za toplotno prevodnost z uporabo beljakovin, ki jih navali lignji, narejenih iz večkratnih ponovitev DNA.

"Nadzor toplotnega transporta v sodobnih tehnologijah - hlajenje, shranjevanje podatkov, elektronika ali tekstil - je nerešena težava, " je povedal Melik Demirel, profesor inženirske znanosti in mehanike ter direktorica Centra za raziskave naprednih optičnih tehnologij v državi Penn. "Na primer, večina standardnih plastičnih materialov ima zelo nizko toplotno prevodnost in so toplotni izolatorji. Ti biološki materiali na osnovi ligenj, na katerih delamo, imajo nizko prevodnost pri zunanji vlažnosti, vendar jih je mogoče konstruirati tako, da se njihova toplotna prevodnost močno poveča. "

V tem primeru je povečanje odvisno od tega, koliko tandemskih ponovitev je v proteinu in je lahko 4, 5-krat večje od povečanj, ki jih vidimo v običajnih plastičnih masah. Tandem ponavljajoče se ponavljajoče se strune DNK, ki jih najdemo v naravi, v tem primeru v ligenjskih zobnih zobeh.

Ena potencialna uporaba tega bioproteinskega filma je lahko tkanina, zlasti za atletsko obleko, so povedali raziskovalci. Material je lahko pri vsakodnevni uporabi popolnoma udoben in prijeten, toda, ko se dejansko uporablja za težke dejavnosti, bi lahko znoj, ki ga je proizvedel uporabnik, "preklopil" termično stikalo in pustil, da tkanina odstrani toploto iz telesa uporabnika.

Demirel in njegova ekipa sta oblikovali sintetične proteine, ki so vzorčeni na tandemskih zaporedjih. Izbirajo lahko število ponovitev, ki jih želijo, in preučijo, kako različni proteini reagirajo, v tem primeru, na vlago.

"V okoliških pogojih - manj kot 35-odstotna vlažnost - toplotna prevodnost teh proteinskih filmov ni odvisna od ponavljajočih se enot ali molekulske mase, ter kažejo podobne toplotne prevodnosti na neurejene polimere in v vodi netopne beljakovine", so danes poročali raziskovalci (avgust. 13) v Naravni nanotehnologiji.

Vendar pa, ko so filmi izdelani tako, da imajo višjo molekularno topologijo, toplotna prevodnost skoči, ko postane bolj močna, zaradi visoke vlažnosti, vode ali znoja. V sodelovanju z ekipo Univerze v Virginiji in NISTom so raziskovalci ugotovili, da se je povečalo tudi število tandemskih ponovitev, toplotna prevodnost pa je tudi storila.

"Ker je toplotna prevodnost, ko je vlažna, linearno povezana s številom ponovitev, lahko količino toplotne prevodnosti v materialu programimo, " je povedal Demirel. "Torej bi lahko izboljšali toplotna stikala, regulatorje in diode, podobne napravam z visoko zmogljivostjo, da bi rešili težave v sodobnih tehnologijah, kot so hlajenje, shranjevanje podatkov, elektronika ali tekstil."

Ko se material vrne v normalno vlažnost zraka ali nižji, se stikalo izklopi in beljakovina ne izvaja več toplote kot učinkovito.

menu
menu