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丝绸薄膜产生并与金属颗粒结合

时间:2021-01-31 09:16:01 | 来源:

研究人员使用丝绸薄膜作为模板,结合了无机纳米颗粒,这些纳米颗粒与丝绸结合在一起,形成具有异常光学和机械性能的坚固而灵活的复合结构。这种生物激活的,表面介导的方法可模拟天然材料的生长和组装过程,并利用生物分子的能力化学还原金属离子以生产纳米颗粒,而无需苛刻的

加工条件。小于100纳米厚的丝-银纳米颗粒在此过程中形成的复合膜可用作柔性镜。该技术还可用于制造反射特定波长的光的薄膜,抗微生物涂层,薄膜传感器,自清洁涂层,催化材料,甚至可能包括柔性光伏电池。

佐治亚理工学院材料科学与工程学院的教授弗拉基米尔·祖克鲁克说:“我们正在利用能够结合溶液中银或金的金属离子的生物分子。”“这些分子可以在环境条件下(在室温和水基环境中,没有高真空或高温的情况下)形成尺寸一致的单分散金属纳米颗粒。”

由美国空军科学研究所和美国空军研究实验室共同赞助的这项研究于8月19日在美国化学学会2009年秋季全国会议上进行了描述。

产生的纳米颗粒的直径范围为直径四到六纳米,被一到两纳米的生物壳包围。丝模板允许很好地控制纳米颗粒的位置,从而形成具有均匀分散的颗粒且保持分离的复合材料。所得膜的光学性质取决于纳米颗粒的材料和尺寸。

Tsukruk实验室的博士后研究员Eugenia Kharlampieva说:“该系统可以非常精确地控制纳米颗粒的大小。”“我们生产的材料明确,没有沉淀,聚集或形成大晶体的问题。由于丝素蛋白是单分散的,因此我们可以在模板内创建均匀的区域。”

原子力显微镜图像显示了在其上生长了金纳米颗粒的丝膜。

纳米复合材料的制备开始于溶解丝茧并将所得的丝心蛋白溶于水。然后使用旋涂技术将丝绸放置在硅基板上,该技术会产生多层薄膜,然后使用纳米光刻技术将其图案化为模板。

“由于丝绸是一种蛋白质,我们可以控制表面的特性并设计不同种类的表面,” Kharlampieva解释说。“这种表面介导的方法可以灵活地生产不同的形状。我们可以将这种方法应用到所需的任何表面上,包括复杂形状的物体。”

接下来,将丝绸模板放置在包含金,银或其他金属离子的溶液中。在数小时至数天的时间范围内,模板中会形成纳米颗粒。Tsukruk指出,相对较长的生长过程可在室温和中性pH值的水基环境中进行,因此可以精确控制粒径和间距。

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