通过用稀土离子改性饲料喂养蚕获得高强度和坚韧的丝

这项研究由张莹莹博士(清华大学化学系)领导。研究小组设计了一个方案，通过给蚕喂稀土离子改良饲料来生产高强度和坚韧的蚕丝。稀土离子可以通过进料掺入丝素蛋白中。并且掺入的离子能够与丝素蛋白形成离子偶极和阳离子π相互作用(见下文)。这些相互作用有望调整丝的结构以提高其机械性能。

光谱分析证实稀土离子成功掺入丝纤维中，及其化学相互作用。形态和结构分析表明，稀土离子减小了蚕丝纤维的直径，增加了非晶成分含量和结晶取向。

这些化学相互作用和结构演变有助于改善丝纤维的机械性能。拉伸强度、杨氏模量和韧性的平均值分别达到0.85±0.07 GPa、18.0±1.5 GPa和156±13 MJ m -3 ，最大值分别达到0.97±0.04 GPa、19.0±1.5 GPa和188。 ±19MJ·m −3。该丝的综合机械性能可与蜘蛛丝相媲美，并优于其他功能材料改性的丝(见下文)。

这项工作提供了一种简单、高效、可扩展的策略来制备超强韧的蚕丝纤维。所获得的丝纤维是个人运动、医疗和航空航天领域的潜在候选者。

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