清华大学科学家们脑洞大开,让吃下“石墨烯”的蚕宝宝吐出超强丝

清华大学的张莹莹及其同事给蚕喂食喷洒了含有0.2%碳纳米管或石墨烯水溶液的桑叶,在桑蚕吐丝结茧后收集蚕丝,与标准产丝过程一样,张莹莹称,她的团队使用的是直径更小的1~2纳米的单壁碳纳米管,“更适合掺入蚕丝的蛋白结构”。

据美国《科学美国人》月刊网站10月9日报道,研究人员称,喂食后,蚕吐出的强化丝可以有多种用途,比如制作耐用防护布、可生物降解的医用植入材料和环保型可穿戴电子产品。而已吐出的蚕丝进行处理,需在有毒的化学溶液中溶解纳米材料,然后再应用于蚕丝,因此给蚕喂食法更简便,也更环保。

清华大学科学家们脑洞大开,让吃下“石墨烯”的蚕宝宝吐出超强丝

为了获得碳强化丝,清华大学的张莹莹及其同事给蚕喂食喷洒了含有0.2%碳纳米管或石墨烯水溶液的桑叶,在桑蚕吐丝结茧后收集蚕丝,与标准产丝过程一样,张莹莹称,她的团队使用的是直径更小的1~2纳米的单壁碳纳米管,“更适合掺入蚕丝的蛋白结构”。

而在此之前东华大学高分子化学家沈青教授的团队在2014年也进行过类似研究,但他们使用的是直径30多纳米的多壁碳纳米管,也可增强蚕丝纤维的强度和韧性。

清华大学科学家们脑洞大开,让吃下“石墨烯”的蚕宝宝吐出超强丝

与普通蚕丝截然不同的是,碳增强蚕丝的抗拉强度提高了一倍,耐压强度至少提高了半倍,改良后的蚕丝可以导电。拉曼光谱法和电子显微镜图像显示,由于加入了纳米材料,碳强化蚕丝纤维的有序晶体结构含量更高,研究团队将蚕丝纤维加热至1050摄氏度,使丝蛋白碳化,然后研究其传导性和结构。

但是,仍存在一些问题。比如桑蚕究竟是如何将纳米材料融入蚕丝的及桑蚕食用的纳米材料有多少进入了蚕丝而未被分泌或代谢.研究人员称,在丝线的横切面看不到碳材料,可能是因为纳米粒子含量太低。研究人员表示,回答这些问题或许是生物学家的任务。

清华大学科学家们脑洞大开,让吃下“石墨烯”的蚕宝宝吐出超强丝

东华大学材料科学家张耀鹏说:“这是一个大规模生产高强度纤维丝的好办法。”他曾经做过实验,给桑蚕喂食二氧化钛纳米粒,希望获得抗紫外线降解的超强蚕丝,他指出,碳强化蚕丝的导电性能可能使它成为未来制作传感器以读取神经信号的主要原料。

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