蛋清液報告第一作者Qiang Chang在曼尼托巴大學Malcolm Xing實驗室手持蛋清水凝膠和液體(ti) 樣品。 （圖片來源：Xing）

對於(yu) 從(cong) 生理特征監測到免提用戶界麵等一係列應用，令人向往的前景是設備外形柔韌，佩戴舒適，響應靈敏可測量脈衝(chong) ，並且外觀透明不易被察覺。然而，符合這些性能要求的材料仍然難以實現。許多研究都關(guan) 注於(yu) 合成的導電聚合物或與(yu) 柔性或彈性基材結合的導電納米材料，但截至目前，還沒有一種材料能夠同時滿足這些應用在電子，光學和機械方麵的要求。如今，加拿大和中國的研究人員在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上的報告表明，一種從(cong) 蛋清中提取的物質可能會(hui) 比其替代品更加經濟和環保。

這是加拿大曼尼托巴大學的研究員Malcolm Xing在思考生物粘合劑時，首次把目光投向蛋清。Xing說：“有一天，我敲碎雞蛋準備做吃的，我發現蛋清透明粘稠，且始終附著在內(nei) 殼上。”進一步研究表明，由蛋清形成的水凝膠粘合劑即使在水下也能承受6千克的重量。而當水凝膠中交聯的蛋清氨基酸鏈尚未定型時，驚喜繼續出現。邢和他的合作夥(huo) 伴發現，在蛋清中加入使之形成水凝膠的堿溶液，最終會(hui) 引發進一步相變，蛋清從(cong) 凝膠變回液體(ti) ，而這種液體(ti) 恰好具有高透明度、離子導電性和低黏度，有利於(yu) 柔性電子器件發展。

蛋清中的蛋白質含有豐(feng) 富的羧基，這也是Xing和他的合作夥(huo) 伴在之前的研究中觀察所得。當加入堿性溶液時，羧基會(hui) 形成羧基離子，從(cong) 而改變分子之間的靜電相互作用，使它們(men) 重新排列和交聯，形成在稀堿溶液中穩定的凝膠。然而，當這種水凝膠一直浸泡在堿性溶液中，它便開始水解，從(cong) 而再次改變氨基酸鏈的結構，形成液體(ti) 。Xing表示：“我們(men) 是首個(ge) 報道了堿性溶液在整個(ge) 蛋清的液-固-液轉變過程中，具有構造和破壞的雙麵性作用的團隊，堿性溶液在此好比雅努斯（Janus：羅馬人的門神）。”

打敗競爭(zheng) 對手 納米材料複合材料和導電高分子材料，其透明度都被限製在90%左右。拉伸也是一個(ge) 問題。納米材料可以借助一種通常並不導電的彈性材料提供導電通路，但該材料易聚合，拉伸這種材料最終會(hui) 導致通路斷裂。將諸如導電高分子材料之類的物質與(yu) 彈性體(ti) 結合，由於(yu) 材料特性不匹配，會(hui) 導致行為(wei) 上的滯後變化，這就成了問題。研究液體(ti) 金屬，是研究人員的另一種解決(jue) 方案，液體(ti) 金屬的低黏度可防止出現機械失配問題，但其透明度進一步受到限製，約為(wei) 85％。

分別來自加拿大曼尼托巴大學和中國南方醫科大學的Xing、Feng Lu及其合作夥(huo) 伴，對水凝膠形成的蛋清液進行化學表征，測得其透明度為(wei) 99.8％，屬於(yu) 超高透明度。Xing將其歸因於(yu) 水占比高（95%），而水本身就是透明的。其次水凝膠含水的網絡雖然有部分反光，但是由於(yu) 該網絡在凝膠-溶膠轉變過程中會(hui) 消失，因此蛋清液比水凝膠透明度更高。

水凝膠向液體(ti) 的轉化也使電導率從(cong) 16.9 S m^-1增加到20.4 S m^-1。較硬的水凝膠在液化前很容易進行3-D打印，這在用彈性聚合物生產(chan) 彈性電子設備混合結構時非常方便。當液體(ti) 被封裝在彈性體(ti) 通道中時，所生產(chan) 的材料的電阻率，與(yu) 應變率成正比，與(yu) 橫截麵麵積成反比，並且這種複合材料在反複拉伸和鬆弛後的滯後率非常低，僅(jin) 為(wei) 0.77％。Xing表示：“當我們(men) 把蛋清液用作可穿戴電子設備的導體(ti) 時，可忽略不計的滯後作用是個(ge) 很大的驚喜，這種簡單的材料和設計能獲得這樣的性能並不容易。”

研究人員在一係列設備中利用了這些應變響應電子特性。他們(men) 展示了一種手腕脈搏監測器，可以測定血管功能更為(wei) 精細的細節，例如放射增強指數和脈搏通過時間。他們(men) 製作了一個(ge) 用戶界麵，可以讀取麵部表情，且用手腕輕輕一彈就能驅使無線電遙控玩具車。最後，他們(men) 將蛋清液和彈性體(ti) 結構融入到納米發電機設備中，該設備可以響應拍手來打開LED。未來的研究重點是開發蛋清液作為(wei) 軟性機器人和人造肌肉的智能材料。

作者：Anna Demming

翻譯：李雅婷

校對：董子晨曦

引進來源：美國物理學家組織網

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-05-d-egg-whites-outperform-flexible.html


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