科学家尝试将虾壳中提取的甲壳素作为新型多重保护涂层的基础

2020年06月01日 10:53 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,一项新研究称,从虾、蘑菇和其他生物体中提取的甲壳素可能会导致新的3D打印的多层聚合物涂层,以保护士兵免受子弹、激光、有毒气体、微生物和其他危害。甲壳素是甲壳类和昆虫等节肢动物外骨骼中的主要成分,但也存在于许多其他生物的细胞壁中,包括线虫、原生动物和真菌等。近年来,它在农业、医药和新材料的开发中的应用越来越多。

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现在,美国休斯敦大学化学和生物分子工程教授Alamgir Karim领导的休斯敦大学研究人员团队正在研究如何将甲壳素转化为一种生物基、可生物降解的高抗冲击涂层,用于军事应用。在美国国防部60万美元资金的资助下,该研究团队的目标不仅是生产出更轻、更坚韧的机体装甲,而且开发出一种可以抵御弹丸撞击的印刷涂层,还可以抵御激光、微生物和毒气。

甲壳素是葡萄糖的衍生物,其长链聚合物结构由乙酰基基团固定在一起。当这些基团被去除后,甲壳素就变成了壳聚糖,这是一种较少的纤维,比较容易处理,通常作为膳食补充剂出售。虽然最常从甲壳素中收获,但休斯敦大学团队更倾向于开发蘑菇作为甲壳素的来源,因为它们可以实现更一致和标准化的聚合过程。

为了将壳聚糖变成一种实用的涂层,该团队一直在调整其原子表面结构,帮助其形成功能层。这些层可以通过3D打印形成不同功能的层,包括坚硬的抗冲击层、像机动车上的褶皱区一样的吸能层、利用木炭纳米颗粒吸收有毒气体的层、以及用于粘附的纺织层等。

虽然该研究的目标是为军事人员生产多重保护涂层,但该团队表示,该项目应该还可以应用于汽车、建筑和其他行业。

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