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每日快訊!超強人造蠶絲:拉伸強度比天然蛛絲高70%以上

2022-11-04 15:56:11


(相關資料圖)

11月3日,記者從天津大學獲悉,該校生命科學學院林志教授團隊提出超強人造蠶絲制備新方法,首次將廉價的普通蠶絲轉換成具有超高強度的人造蠶絲。相關成果發(fā)表于國際材料學期刊《物質》。

天然蜘蛛牽引絲是自然界已知強度最高的天然蛋白纖維,其強度是同質量鋼的5—10倍。然而,由于從天然蜘蛛中取得大批量蛛絲十分困難,目前市場上很少出現(xiàn)與蛛絲相關的實際產(chǎn)品。人類利用蠶絲的歷史悠久,但相較于蛛絲,蠶絲的強度和韌性遠遠不夠,學界一直致力于以蠶絲為出發(fā)點制造更堅韌的絲線,但以往得到的人造絲線大多性能不佳。

“絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白,相對于降解嚴重的蛋白,完整的高分子量絲素蛋白分子鏈可以提高纖維的強度?!绷种菊f。

林志團隊使用十二烷基硫酸鈉和碳酸鈉輔助溶解蠶絲外部黏層,該方法的蠶繭脫膠率在28%左右,并且得到的再生絲素蛋白分子量較大,一定程度上保障了再生絲素蛋白的機械性能。人工紡絲時,研究人員將濃縮的再生絲素蛋白通過微管像擠牙膏一樣擠出,擠出的蛋白在含有鋅離子和鐵離子的溶液中,迅速凝固形成細長的纖維,再經(jīng)過適當?shù)暮筇幚?,得到的纖維直徑與蜘蛛牽引絲類似,但其強度和硬度都顯著優(yōu)于天然牽引絲。這種人工蠶絲纖維的拉伸強度比天然蛛絲的平均強度要高70%以上,遠遠高于已知的天然微絲,成為前景廣闊的“超強人造蠶絲”。

“這項成果為生產(chǎn)高性能人造絲開辟了便捷高效的途徑,為大規(guī)模生產(chǎn)高性能的蠶絲紡織品材料奠定了堅實的技術基礎?!绷种颈硎?。

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