超强人造蚕丝:拉伸强度比天然蛛丝高70%以上

科技 2022-11-04 02:15:48
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本文转自:科技日报

科技日报天津11月3日电 (记者陈曦 通讯员焦德芳 李晴)3日,记者从天津大学获悉,该校生命科学学院林志教授团队提出超强人造蚕丝制备新方法,首次将廉价的普通蚕丝转换成具有超高强度的人造蚕丝。相关成果发表于国际材料学期刊《物质》。

天然蜘蛛牵引丝是自然界已知强度最高的天然蛋白纤维,其强度是同质量钢的5—10倍。然而,由于从天然蜘蛛中取得大批量蛛丝十分困难,目前市场上很少出现与蛛丝相关的实际产品。人类利用蚕丝的历史悠久,但相较于蛛丝,蚕丝的强度和韧性远远不够,学界一直致力于以蚕丝为出发点制造更坚韧的丝线,但以往得到的人造丝线大多性能不佳。

“丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,相对于降解严重的蛋白,完整的高分子量丝素蛋白分子链可以提高纤维的强度。”林志说。

林志团队使用十二烷基硫酸钠和碳酸钠辅助溶解蚕丝外部黏层,该方法的蚕茧脱胶率在28%左右,并且得到的再生丝素蛋白分子量较大,一定程度上保障了再生丝素蛋白的机械性能。人工纺丝时,研究人员将浓缩的再生丝素蛋白通过微管像挤牙膏一样挤出,挤出的蛋白在含有锌离子和铁离子的溶液中,迅速凝固形成细长的纤维,再经过适当的后处理,得到的纤维直径与蜘蛛牵引丝类似,但其强度和硬度都显著优于天然牵引丝。这种人工蚕丝纤维的拉伸强度比天然蛛丝的平均强度要高70%以上,远远高于已知的天然微丝,成为前景广阔的“超强人造蚕丝”。

“这项成果为生产高性能人造丝开辟了便捷高效的途径,为大规模生产高性能的蚕丝纺织品材料奠定了坚实的技术基础。”林志表示。

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