普林斯顿工程学院的研究人员已经找到了一种方法，可以将你的早餐食物变成一种新材料，这种材料可以廉价地去除海水中的盐和微塑料。

研究人员用蛋白制造了一种气凝胶，这是一种轻质多孔材料，可用于多种应用，包括水过滤、储能、隔音和隔热。克雷格·阿诺德，Susan Dod Brown机械和航空航天工程教授，普林斯顿大学创新副院长，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。

一天，在教职工会议上，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。“我对自己说，这正是我们需要的那种结构。”因此，他要求他的实验室团队混合碳，制作不同的面包食谱，看看他们是否能重现他正在寻找的气凝胶结构。一开始，它们的效果都不太好，所以该团队在测试过程中不断删除配料，直到最后只剩下蛋清。

“我们从一个更复杂的系统开始，”阿诺德说，“我们不断地减少、减少、减少，直到我们找到它的核心。正是蛋白中的蛋白质导致了我们所需要的结构。”

蛋白是一个几乎纯蛋白质的复杂系统，当冷冻干燥并在无氧环境中加热到900摄氏度时，就会形成一种由碳纤维链和石墨烯薄片相互连接的结构。阿诺德和他的合作者们表明，合成的材料可以分别以98%和99%的效率去除海水中的盐和微塑料。

该论文的第一作者塞默斯·奥兹登(Sehmus Ozden)说:“即使先在炉子上煎一下，或者打一下，蛋白也能发挥作用。”Ozden曾是普林斯顿复杂材料中心的博士后研究助理，现在是阿美石油研究中心的科学家。奥兹登说，虽然最初的测试使用的是从商店购买的普通蛋白，但其他类似的市售蛋白质也产生了相同的结果。

“鸡蛋很酷，因为我们都能接触到它们，而且它们很容易获得，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，这种物质可以以相对低廉的成本大量生产，而且不会影响食物供应。奥兹登指出，研究人员的下一步是改进制造过程，使其可以更大规模地用于水净化。

如果这一挑战能够得到解决，这种材料将有显著的好处，因为它生产成本低，使用效率高，效率高。“活性炭是最便宜的水净化材料之一。我们将我们的结果与活性炭进行了比较，发现效果要好得多。”与反渗透需要大量的能量输入和多余的水操作相比，该过滤过程只需要重力操作，不浪费水。

虽然阿诺德认为水的纯度是一个“重大的挑战”，但这并不是这种材料的唯一潜在应用。他也在探索与能源储存和绝缘有关的其他用途。

这项研究包括了来自普林斯顿大学和其他地方的化学、生物工程和地球科学系的贡献。“在实验室里制造东西是一回事，”阿诺德说，“理解为什么和怎么做是另一回事。”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罗德尼·普里斯特利和a·詹姆斯·林克教授，他们帮助确定了蛋白在分子水平上的转化机制。普林斯顿大学地球科学的同事协助测量水的过滤。

有机金属化合物化学研究所的苏珊娜·蒙蒂和纳米科学研究所和NEST-Scuola Normale Superiore的瓦伦蒂娜·托齐创建了理论模拟，揭示了蛋清蛋白质转化为气凝胶的过程。