性能奇特的可弯曲蛋白质晶体！

欧洲足球赛事 注：研究人员采用化学键和的方法，使多孔薄膜蛋白质晶体实现弯曲变形，且自适应性强，其潜在应用领域包括柔性电子器件和电池等。

美国研究人员采用一种无缺陷多孔薄膜材料，它的孔隙可以自由“呼吸”：在不破坏的条件下连续的打开和闭合。这种材料表现出有悖于直觉的机械性能。与披萨面团在拉伸后变薄不同，这种薄层材料可以在各个方向膨胀（拉伸时）或收缩（压缩时）。这种不寻常的特性使这种蛋白质材料可用于构建具有高弹性、化学性质可调节的轻质材料。

这是首次在分子水平上对薄膜材料进行设计，使其呈现出拉胀行为，即在作用力法向方向变厚而非变薄。拉胀材料的优异性能表现在吸收噪声和振动，抗剪，抗压痕，抗断裂等方面，并且可以对孔隙结构进行优化和控制。这些特性使其适合用于过滤器，传感器，轻质高弹复合材料，层压性优异的包装材料，移动电子设备（如智能手机），装甲防护，欧洲杯线上买球 汽车与飞行器等。

二维晶体材料因拥有独特的晶体结构、机械性能和电子特性而应用广泛。虽然包含一个或几个原子（或分子）层结构的二维材料的新技术已获得应用，但自下而上组装二维晶体材料以及经历大规模运动而没有结晶度损失的动态二维晶格设计一直是热点研究领域。在二维材料中，蛋白质晶体因其结构和化学多样性以及独特的内在功能而极具发展潜力。虽然二维蛋白质的设计和合成领域已经取得了一些进展，但集成动态（自适应）特征必将极大拓宽其功能范围。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员采用简单化学键和以及简易的分子设计方法，控制蛋白质进行组装和合成非支撑蛋白质晶格，晶格具有精确的空间排布方式。含硫氨基酸在经改性的方形蛋白质晶体的各个部位加入，以确保二硫键定向自组装。通过化学方法去除含硫氨基酸中的氢原子使硫基团聚合，从而触发多孔蛋白质晶格的组装。研究人员采用这种化学键和方法的原因在于二硫键含有很强的键和力，同时可逆性使其能完成自修复。另外，这些结合键长度虽短，但是适应性强及化学可调节性强，具有良好的刺激反应性，容易设计以实现工程应用。

二硫键的可逆性可确保原始二维晶格的自修复和组装，其灵活性还可使个体的蛋白质组元旋转以保证晶格孔隙打开与闭合的一致性。令人意外的是，蛋白质组元的旋转运动导致晶格在各个方向的膨胀与收缩具有各向同性。这种拉胀材料被认为具有优良的机械性能，包括高能量吸收，优异的抗断裂性和弹性等。

原文链接：Breathable and Stretchable Protein Wafers。

本文由编辑部杨洪期提供素材，李玉飞编译，点我加入材料人编辑部。

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