利用DNA與玻璃,開發出輕量、高強度之材料

 

刊登日期:2023/11/15
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美國哥倫比亞大學與康乃狄克大學、布魯克黑文國家實驗室(BNL)透過將生物分子與玻璃結合,開發了一項比鋼更高強度且極輕量之材料。國防、醫療設備、汽車等各產業對於堅固且輕質材料的需求與日俱增,但多數材料都存在了會破壞結構的缺陷或雜質,而既有製造方法形成了在施加壓力時容易破裂的缺陷。玻璃之所以如此脆弱,缺陷即為其要因。

另一方面,去氧核糖核酸(DNA)做為傳遞遺傳資訊的生物分子而廣為人知,材料科學家則將其視為具有高度規則性的高分子材料而予以關注。DNA透過核酸的相互作用在指定位置上有序排列地自行組織化。哥倫比亞大學等組成的研究團隊即利用自行組織化的DNA,試作了一項奈米級、可自由組裝之二氧化矽玻璃(Silica Glass)骨架。

研究團隊以厚度5nm的極薄二氧化矽玻璃塗覆於自行組織化的DNA,開發出具有內部空隙的超輕量材料。利用奈米壓痕技術(Nanoindentation)進行分析後,發現此材料的密度是鋼的5分之1,而強度是鋼的4倍,是目前已知最為優異的高強度輕量材料。今後研究團隊計畫將DNA與碳化物(Carbide)、陶瓷等強度高於玻璃的材料結合,期開發出更堅固、更輕量的材料。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/231024_glasss-dna.html
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