仿生工程制造强化冰类复合材料：提升机械性能
生物大分子
2025-07-31 v1 材料科学
生物物理
医学物理
摘要
本工作提出了 BioPykrete，一种由冰、纳米纤维细胞ulose（CNC）和专为将其粘合在一起而设计的拟人蛋白构成的新型可持续生物复合材料。我们开发并生产了拟人蛋白，通过将冰结合蛋白 AFPIII与 CNC 结合蛋白 CBM3a 连接在一起。随着浆体冻结，CNC 链会自组织成位于冰晶之间的加强网络。这种结构增强限制了裂纹的扩展至典型孔隙大小，使 BioPykrete 能够避免冰常见的脆性和突然失效。相反，它对应力表现出类似弹性的响应，使其适用于建筑和工程应用。BioPykrete 的压缩强度相当于混凝土，提供了一种可持续和可降解的替代方案，可用于世界上资源匮乏且传统方法无效的严酷北极地区。针对单一材料类型的特定亲和力的拟人蛋白设计可能有助于改进或定制其他复合材料的性能。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.22068,
title = {Biomimetic Engineering of a Fortified Ice Composite with Enhanced Mechanical Properties},
author = {Chen Adar and Yulia Baron and Baruch Rofman and Maya Bar-Dolev and Liat Bahari and Victor Yashunsky and Vera Sirotinskaya and Oded Shoseyov and Ido Braslavsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22068},
year = {2025}
}