科学家们发现，来自鱼类废物的鱼鳞可以转化为用于制造 LED 的纳米结构。这可能听起来很可疑，但更好的 LED 照明的关键可能在海中。根据名古屋工业大学科学家的说法， 可以用鱼鳞制成令人惊讶的LED ，且照明效果更好。

1、基于鱼类废物的 LED？

名古屋工业大学，先进陶瓷材料研究团队的白井教授，通过微波热分解法成功合成了具有超高发光效率的碳纳米洋葱(CNO) 。

他从鱼鳞中提取的胶原蛋白为原料，利用胶原蛋白分子中的肽官能团和三螺旋结构所形成的大偶极矩能够高效吸收微波的特征，让其在微波环境中能够快速分解，一步合成了具有高结晶性的，羟基和羧基修饰的，同时具有可见光发光性以及在极性溶液中表现高分散性的碳纳米洋葱。

所获得的碳纳米洋葱的发光效率是目前报道的其他方法合成的碳纳米洋葱的10倍以上，是目前世界上发光效率最高的。

此外，即使用不同的极性溶剂替代，它也表现出稳定的光学特性和发光效率，并成功地通过使用碳纳米洋葱水分散液的液体涂布法，生产柔性薄膜和LED ，从而实现宽发射区域。有望应用于下一代固态光源和发光器件。

2、在 10 秒内将鱼废料转化为碳纳米洋葱

碳纳米洋葱是一种由数层富勒烯组成的，具有独特结构的碳纳米材料，由无毒且资源丰富的碳元素组成，具有高导电性和热转换性，大比表面积等特点。所以其在电气设备、太阳能发电、生物成像和热传导设备等领域的广泛应用而备受关注。

碳纳米洋葱(CNO) 最广为人知的合成方法是纳米金刚石的高温烧制法，该方法在真空高温下（1500～2000度）进行合成，但存在尺寸控制困难等工程问题。近年来，石墨的水下电弧放电法、使用甲烷等有机前驱体气体的化学气相沉积法、石墨的机械化学处理和激光烧蚀法均有报道。

但这些合成方法都是在苛刻的实验条件，例如高温、高真空，长反应时间。甚至还存在，原料成本高、导入催化剂的成本增加、后期处理使用化学溶剂等问题。此外，这些合成方法得到的碳纳米离子具有很强的分子间范德华力和π-π堆积作用，因此不能分散在极性/非极性溶剂中，需要进行表面改性。

在这项研究中，科学家以从鱼鳞中提取的胶原蛋白为原料，通过微波加热，让胶原蛋白的自发快速升温和热分解，在几秒钟内成功合成了碳纳米洋葱。

“这种方法的显着之处在于它不需要复杂的催化剂，不需要苛刻的条件，也不需要长时间的等待；鱼鳞不到10秒就可以变成碳纳米洋葱！” 团队分享说道。

3、鱼鳞还可以制造柔性显示屏

当下，全球每年要加工7000多万吨鱼，其中鱼鳞占重3%。它们通常会被当作垃圾。科学家还发现了鱼鳞的一项新用途——制作柔性显示屏。

他们从鱼鳞中提取出明胶，跟发光材料的粉末均匀混和后，用其制造出一张极薄的膜。他们又将直径纳米量级的银丝线植入其中，作为电极。于是，一种柔韧的显示屏就被制造出来了。假如这种显示屏被丢弃在土壤中，24天后就可以被完全降解。

除容易降解外，这种显示屏还具有透明度高、表面光滑、成本低等优点。将这种显示屏溶解，还可以对里面的银丝进行回收。

4、更好的照明和显示

那么，这些新的基于鱼类的碳纳米洋葱有多好？根据 Shirai 博士的说法，“碳纳米洋葱表现出超亮的可见光发射，效率（或量子产率）为 40%。这个以前从未达到过的值，比之前报道的通过传统方法合成的 CNO 高出约 10 倍。”

这些发展可能不仅会应用于摄影照明产品，还会应用于电视、显示器等。“稳定的光学特性使我们能够制造大面积的发光柔性薄膜和 LED 器件，”白井博士说。“这些发现将为下一代显示器和固态照明的发展开辟新途径。”

碳纳米洋葱显示出世界上最高的发光效率，有望应用于下一代固态光源和发光面积较宽的发光器件。使用的原料是来自鱼鳞的胶原蛋白，迄今为止还没有使用过，在拥有丰富海洋资源的日本，作为一种有效可持续利用未利用资源的技术是有用的。

我们相信，这不仅将是材料化学的重要进步，还将导致功能性纳米材料和下一代光源的新发展，有助于实现可持续发展目标。

主要来源：科学研究前沿，AdvTech，大科技杂志社