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科學家創造一種結合DNA和玻璃的材料
來自康涅狄格大學和哥倫比亞大學的科學家們開發出了一種將DNA和玻璃結合在一起的材料﹐使其比鋼更堅固﹑更輕。這一發現可能打開先進材料新時代的大門。
材料工程一直是一場尋找強度和輕盈度之間完美平衡的競賽。到目前為止﹐這兩個特徵似乎是相互衝突。這一永恆挑戰的答案可能隱藏在DNA中。每一個偉大的發現都需要一個繆斯﹐在這個例子中它就是鋼鐵俠盔甲。奧列格剛哥倫比亞大學的納米材料研究人員證實了這一點﹕「我們的新材料比鋼輕五倍﹐強度四倍。我們的玻璃納米晶格將比任何其他材料結構更好﹐可以為鋼鐵製造改進的裝甲男人。」。
上面的一系列圖像(A)顯示了該結構的骨架如何用DNA組裝﹐然後塗上玻璃。(B)顯示了該材料的透射電子顯微鏡圖像﹔(C)顯示了該材料的掃瞄電子顯微鏡圖像﹐其中兩個右側面板將特徵放大到不同的比例。
玻璃是一種我們一直與脆弱聯繫在一起的材料。但玻璃的脆弱性主要是由於其結構上的缺陷﹐例如裂紋或原子缺失。在純淨狀態下﹐玻璃可以承受令人難以置信的壓力。因此﹐第一個問題是消除這些缺陷﹐或者開發更「高效」的形式。為了創造這種革命性的材料﹐研究人員使用DNA作為支架﹐在其上塗上玻璃塗層。這種DNA骨架充當承重結構﹐使玻璃能夠保持其形狀和強度。其結果是一種結合了兩方面優點的材料﹕玻璃的強度和DNA的輕盈。而且它的性能優於鋼材。
這種新材料的應用前景在航空航天工業﹑土木工程﹐還有醫學﹑機器人技術等等。然而﹐在考慮將鋼製成存儲器之前﹐讓我們先抑制一下我們的期望。研究人員警告說﹐「在我們將其用作一項技術之前﹐我們仍需要進行大量的研究工作。」然而該團隊已經在努力進一步提高材料的性能﹐探索使用特種陶瓷代替玻璃和新結構。
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