清华大学研究人员给蚕宝宝喂食石墨烯或者单壁碳纳米管后,其吐出的“蚕丝”更加结实强韧。据《科学美国人》杂志网站10日报道,这种碳增强丝可应用在耐久防护织物、可生物降解的医学植入物及环保型可穿戴电子设备中。
为制作碳增强丝,清华大学的张莹莹和同事直接给蚕幼虫所食桑叶中喷淋了含有碳纳米管或石墨烯(占总重0.2%)的水溶液,然后在幼虫吐丝结茧后收集蚕丝。
报道称,这种直接喂养含碳水溶液的方式,与直接处理已结茧蚕丝的方法相比,更简单也更环保。更重要的是,碳增强丝抵抗外力破坏的韧性增加一倍,承受的应力高出至少50%。研究团队将这种丝加热到1050摄氏度,并进一步研究碳化后的蚕丝蛋白纤维的电导率和结构。拉曼光谱和电子显微镜成像表明,掺入纳米材料的碳增强丝的晶体结构排列更为有序。
上海东华大学高分子化学家沈青曾在2014年用30纳米多壁碳纳米管制造出新型丝纤维,他认为张莹莹团队使用的1—2纳米单壁碳纳米管材料“更适合融入蚕丝蛋白晶体结构”。
曾靠给蚕幼虫喂食纳米二氧化钛生产出抗紫外线降解丝绸的材料科学家张耀鹏说,清华团队“提供了大规模生产高强度蚕丝纤维的简单方法,其出色的电导率使它更适合应用在嵌入式智能纺织品及可阅读神经信号的传感器中”。
