خود مونتاژ ایمپلنت های مرکب غیر معمول دارای خواص الکتریکی

گاهی شکستن قوانین است یک چیز بد نیست. به خصوص زمانی که قوانین آشکار قوانین طبیعت است که در مواد فله اما نیروهای دیگر به نظر می رسد در مقياس نانو.

"طبیعت می داند که چگونه به رفتن از کوچک اتمی در مقیاس به مقیاس های بزرگتر" گفت: Melik Ressam استاد علوم مهندسی و مکانیک و دارنده لوید و دوروتی Foehr Huck صندلی در ایمپلنت مواد. "مهندسین باید با استفاده از مخلوط کردن قوانین به منظور افزایش خواص, ولی محدود به یک مقیاس. ما هرگز رفته را به سطح بعدی از سلسله مراتبی مهندسی. چالش اصلی است که وجود دارد آشکار نیروهای در مقیاس های مختلف از مولکول ها به صورت فله."

کامپوزیت تعریف متشکل از بیش از یک جزء. مخلوط قوانین می گویند که در حالی که این نسبت از یک بخش به دیگری می تواند متفاوت باشد وجود دارد محدودیتی در خواص فیزیکی کامپوزیت. با توجه به Ressam تیم خود را شکسته است که حد اقل در مقياس نانو.

"اگر شما انجام یک کامپوزیت پلیمر مقدار از پلیمر و فلز ترکیب محدود توسط حکومت از مخلوط گفت:" Ressam. "قوانین حاکم بر همه چیز در مورد ماتریس و پرکننده. ما در زمان مواد -- یک biopolymer و اتمی نازک انجام مواد -- اجازه دهید آنها را سازماندهی توسط خود مجمع و شکست حکومت از مخلوط."

این تیم مواد تشکیل شده از یک ایمپلنت پلیمر بر اساس پشت سر هم تکرار پروتئین تولید شده توسط ژن تکراری و با الهام از ساختار مرکب حلقه دندان پروتئین و انجام تیتانیوم کاربید 2D MXene یک تنها چند-مولکول-ضخامت لایه از فلز. این لایه کامپوزیت خود-مونتاژ و پلیمر واسطه فاصله بین لایه های فلزی. با استفاده از مهندسی ژنتیک از پشت سر هم تکرار پروتئین -- یک biopolymer که تکرار یک حفظ توالی -- محققان می توانید کنترل اینتر-لایه فاصله از انجام لایه بدون تغییر کامپوزیت فراکسیون. محققان' هدف این است که برای ایجاد خود-مونتاژ مواد با کنترل بی سابقه ای بیش از خواص فیزیکی خود را با استفاده از زیست شناسی مصنوعی.

از آنجا که این پلیمر خود مونتاژ به یک cross-linked شبکه ماتریکس-به-پرکننده نسبت در مناطق کوچک می توانید از مخلوط قوانین و خواص الکتریکی لایه مواد تغییرات. این گزارش محققان نتایج کار خود را در شماره اخیر ACS Nano.

این ایمپلنت پلیمر کامپوزیت فلزی می تواند هر دو انعطاف پذیر و رسانا مناسب به صورت فله مخلوط. در مقیاس میکروسکوپی که ساختاری تقارن شکسته است هدایت الکتریکی بستگی به جهت باد.

"چه منحصر به فرد است که در حال حاضر شما می توانید در هواپیما هدایت الکتریکی است که متفاوت از out-of-plane هدایت گفت:" Ressam.

تا زمانی که زمان می گذرد در طول این هواپیما از 2D مواد لایه هدایت خطی است اما اگر زمان کارگردانی شده است در سراسر لایه هدایت می شود غیر خطی.

"در حال حاضر ما می توانیم یک دستگاه ذخیره سازی گفت:" Ressam. "ما همچنین می تواند دیود سوئیچ تنظیم کننده و دیگر دستگاه های الکترونیکی. ما می خواهیم به مواد طراحی شده اند که با خواص مورد نظر برای ساخت رمان ویژگی های, که آنها دشوار است برای رسیدن به و یا قبلا دست نیافتنی."

###

همچنین کار بر روی این پروژه از پن استیت در حال Haoyue زو و Huihun یونگ فوق دکتری همراهان در علوم مهندسی و مکانیک; Benjamin D. Allen, تحقیقات مرتبط. دیگر محققان در این پروژه بودند Mert Vural, همکار فوق دکترا در دانشگاه لینشوپینگ در سوئد و قبلا یک همکار فوق دکترا در پن استیت و Abdon Pena-Francesch به زودی به یک Penn State دکترا تحصیلات تکمیلی و استادیار در دانشگاه میشیگان است.

ارتش پژوهش و نیروی هوایی از تحقیقات علمی از علوم پایه در برنامه های پشتیبانی شده این کار.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.