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长期以来,开发具有可控构象变化的热收缩聚合物材料以实现更高效的致动机制一直是众多学者追求的一个目标。然而,迄今为止,利用具有可生物降解和可逆能力的天然衍生组合物一直受到与组织分层纳米结构相关的挑战的阻碍。

来自浙江大学的张磊团队报告了由再生蚕丝纤维素制成的全蛋白质热收缩独立材料,其驱动力来自接近环境温度的极低温度变化。这是通过保留原纤维和二级结构的组织,并在聚合物玻璃化过程中以刚性基底为媒介(称为摩擦诱导组装),将纤维蛋白的无定形域冻结在低熵状态来实现的。

本文要点
• 利用再生纤维蛋白中的分层结构构件,通过摩擦诱导组装策略构建了热响应蛋白质薄膜。
• 通过保留再生丝膜中的原纤维,实现了对外部负载的弹性能量的有效存储和传递。由此产生的具有预延伸分子链的独立纤维蛋白薄膜表现出极高的负热膨胀率(-1220 ppm K-1)和做功能力(∼203 J kg-1)。
• 通过同步辐射红外光谱分析、原位拉曼光谱分析和分子动力学模拟等综合分析,证实了致动机制是由 H 键引发的可逆构象变化,然后通过分层结构放大为宏观变形。
• 这种新发现的低能驱动机制为创造具有高性能致动能力的柔性蛋白质组装铺平了道路。
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