蛋清可以转化为能够从海水中过滤微塑料的材料

普林斯顿工程学院的研究人员找到了一种方法，可以将早餐食品变成一种新材料，可以廉价地去除海水中的盐分和微塑料。

研究人员使用蛋清制造了一种气凝胶，这是一种轻质多孔材料，可用于多种应用，包括水过滤、能量储存以及隔音和隔热。普林斯顿大学机械与航空航天工程苏珊·多德·布朗教授兼创新副院长克雷格·阿诺德与他的实验室合作，为工程应用创造包括气凝胶在内的新材料。

有一天，在一次教职工会议上，他有了一个主意。

“我坐在那里，盯着三明治里的面包，”阿诺德说。“我心想，这正是我们需要的那种结构。”因此，他要求他的实验室小组制作与碳混合的不同面包配方，看看它们是否可以重建他正在寻找的气凝胶结构。最初它们都没有完全正常工作，因此团队在测试时不断消除成分，直到最终只剩下蛋清。

“我们从一个更复杂的系统开始，”阿诺德说，“我们只是不断地减少、减少、减少，直到我们深入了解它的核心。是蛋清中的蛋白质导致了这些结构我们需要的。”

蛋清是一个由几乎纯蛋白质组成的复杂系统——当在没有氧气的环境中冷冻干燥并加热到900摄氏度时——会产生一种由相互连接的碳纤维链和石墨烯片组成的结构。在8月24日发表在《今日材料》上的一篇论文中，阿诺德和他的合著者表明，由此产生的材料可以分别以98%和99%的效率从海水中去除盐分和微塑料。

“如果蛋白先在炉子上油炸或搅打，它们甚至会起作用，”该论文的第一作者SehmusOzden说。Ozden是普林斯顿复杂材料中心的前博士后研究员，现在是阿美研究中心的科学家。Ozden说，虽然在最初的测试中使用了普通商店购买的蛋白，但其他类似的市售蛋白质也产生了相同的结果。

“鸡蛋很酷，因为我们都可以连接到它们并且它们很容易获得，但你要小心与食物循环竞争，”阿诺德说。因为其他蛋白质也起作用，所以这种材料可以相对便宜地大量生产，而且不会影响食物供应。Ozden指出，研究人员的下一步是改进制造工艺，以便更大规模地用于水净化。

如果这一挑战能够得到解决，该材料将具有显着优势，因为它生产成本低廉、使用节能且高效。“活性炭是用于水净化的最便宜的材料之一。我们将我们的结果与活性炭进行了比较，结果要好得多，”Ozden说。与需要大量能量输入和过量水才能运行的反渗透相比，这种过滤过程只需要重力即可运行，不浪费水。

虽然Arnold将水纯度视为“重大挑战”，但这并不是这种材料的唯一潜在应用。他还在探索与储能和绝缘相关的其他用途。

该研究包括普林斯顿大学和其他地方的化学和生物工程以及地球科学系的贡献。“在实验室里制造东西是一回事，”阿诺德说，“了解为什么以及如何做是另一回事。”帮助回答为什么和如何问题的合作者包括来自化学和生物工程的RodneyPriestley教授和A.JamesLink教授，他们帮助在分子水平上确定了蛋清蛋白的转化机制。普林斯顿大学地球科学领域的同事协助测量水过滤。

有机金属化合物化学研究所的SusannaMonti和InstitutoNanoscience和NEST-ScuolaNormaleSuperiore的ValentinaTozzi创建了理论模拟，揭示了蛋清蛋白转化为气凝胶的过程。