超强人造蚕丝：拉伸强度比天然蛛丝高70%以上
2022-11-04 10:10
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记者3日从天津大学获悉，该校生命科学学院林志教授团队提出了一种制备超强人造丝的新方法，首次将廉价的普通蚕丝转化为超高强度人造丝。相关结果发表在国际材料科学杂志《材料》上。
蜘蛛丝束丝是自然界已知强度最高的天然蛋白质纤维，其强度是同质量钢材的5-10倍。然而，由于从天然蜘蛛中获得大量的蜘蛛丝非常困难，目前市场上几乎没有与蜘蛛丝相关的实际产品。人类的蚕丝历史悠久，但与蜘蛛丝相比，蚕丝的强度和韧性远远不够。学术界一直致力于用蚕丝制造更坚韧的丝线，但过去获得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量纤维蛋白。与严重降解的蛋白质相比，高分子量丝素蛋白完整的分子链可以提高纤维的强度。”林志说。
林志的团队使用十二烷基硫酸钠和碳酸钠来帮助溶解丝绸的外层粘性层。该方法蚕茧脱胶率约为28%，再生丝素的分子量较高，在一定程度上保证了再生丝素的力学性能。在人工纺丝过程中，研究人员通过牙膏一样的微管挤出浓缩的再生丝素蛋白。挤出的蛋白质在含有锌离子和铁离子的溶液中迅速凝固成细长的纤维。经过适当的后处理，所得纤维的直径与蜘蛛牵引丝相近，但其强度和硬度明显优于天然牵引丝。这种人造丝纤维的拉伸强度比天然蜘蛛丝的平均强度高70%以上，也远高于已知的天然微丝，是一种前景广阔的“超级人造丝”。
“这一成果为生产高性能人造丝开辟了便捷高效的途径，为高性能丝纺织材料的大规模生产奠定了坚实的技术基础。”林志说。
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