自组装，仿生复合材料具有不同寻常的电学性能

“自然知道如何从小型，原子尺度去更大的尺度，”梅利克德米雷尔，工程科学与力学和劳埃德和多萝西Foehr哈克主席在仿生材料的持有人教授说。 “工程师们使用的混合规则来提高性能，但都被限制在一个单一的规模。我们从来没有去到分层工程的一个新的水平。关键的挑战是，有从分子体积不同的尺度明显的力量。 “

复合材料，根据定义，由一个以上的组分。混合物规则说，当一个部件到另一个比率可以变化，对复合材料的物理性质的限制。据德米雷尔，他的团队已经打破了这一限制，至少在纳米级。

“如果你有一个导电聚合物复合材料的聚合物和金属化合物的量是由混合物规则的限制，”德米雷尔说。 “规则支配一切有关矩阵和填料。我们把材料，生物聚合物和原子级薄的导电材料，让他们通过自组装组织，并打破混合物的规则。”

该球队的材料是基于通过基因复制产生并由鱿鱼环齿蛋白质的结构启发，串联重复的蛋白质组成的仿生聚合物的导电碳化钛2D MXene，金属的只有几个分子厚的层。此层状复合自组装和聚合物介导的金属层之间的距离。通过使用串联重复的蛋白质的基因工程，即重复一个保守的序列的生物聚合物中，研究人员可以控制导电层的层间距离不改变复合馏分。研究人员的目标是超过使用合成生物学它们的物理性质前所未有的控制创建自组装材料。

因为聚合物自组装成的交联网络，在微小的区域中的矩阵 - 填料的比率可以打破混合物规则，的电性能层状材料的变化。研究人员报告在最近的ACS纳米的问题，他们的工作成果。

此仿生聚合物金属复合物既可以是柔性和导电的在适当的批量混合物。在微观规模，当结构的对称性被破坏，导电性依赖于方向。

“从外的平面电导率是不同的，什么是独特的是，现在你可以在平面内的导电性”德米雷尔说。

只要电流沿着2D材料层的平面去，电导率是线性的，但是如果电流跨越各层定向，电导率变为非线性。

“现在，我们可以做一个存储设备，”德米雷尔说。 “我们也可以使二极管，开关，调节器和其它电子设备中。我们希望使被设计具有所需性质的用于构建新的功能，这是难以实现的或以前无法实现的材料”。

资源 Penn State. "Self-assembling, biomimetic composites possess unusual electrical properties." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200604171208.htm>.