天津大学教授利用丝素蛋白发明超强人造丝

年10月6日,天津大学林志教授团队在《Matter》期刊上发表题为“Artificialsuperstrongsilkwormsilksurpassesnaturalspidersilks”的学术论文,论文中详细描述了团队是如何利用再生丝素蛋白进行人工纺丝,最终制备出强度、硬度均优于天然蜘蛛丝的高性能人造丝。

蜘蛛丝

韧性最强的天然纤维

人造丝的主要研究对象

蜘蛛丝是当前自然界已知韧性最强的天然纤维,而其力学强度可与碳纤维、高强度合成纤维相媲美,是一种兼具高韧性和高强度的天然优质材料。

蛛丝加工制品的应用范围包含国防军工、建筑材料等重要领域,开发这一材料不但有利于科研行业发展,其面向不同产业的量产与规模化应用更是具备现实战略意义。

然而,蜘蛛是肉食类昆虫,同类相食的习性导致其无法密集饲养,而个体产生的蛛丝量少且不稳定,故无法像蚕一样进行产业化培育。蜘蛛丝具备诸多应用优势,当前却无法实现规模量产,为保留蛛丝高韧性、高强度的材料优势,科学家尝试将其蜘蛛基因与蚕基因进行融合,使蚕丝保留蛛丝的属性优势,当前已有企业制备“家蚕蜘蛛仿生丝”,但受生产条件和成本制约,这一技术仍然停留在测试优化阶段,难以实现规模量产。

人工蚕丝纤维

天津大学最新研制

纤维强度超出天然蛛丝70%

天津大学林志教授团队所制备的人工纺丝技术受蜘蛛卵鞘丝结构与成分启发,通过一种特殊的化学浴去除了普通蚕丝中的粘性外层,并结合金属离子辅助增强的方法,得到了胜过蛛丝的超强蚕丝纤维。

这种人工蚕丝纤维的拉伸强度达到2.0GPa,比天然蛛丝的平均强度还要高70%以上,并且具备43GPa的高平均杨氏模量,其数值远远高于所有已知的天然微丝,这项工作为生产高性能人造丝线开辟了一种更加便捷高效的途径。

新的开发思路

吸引全球


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