丝绸的纳米尺度的原纤维使其在外层空间温度下茁壮成长

时间：2021-08-16 09:52:11 来源：

他们的初始发现似乎是一个矛盾，因为大多数其他聚合物纤维在寒冷中蚕食。但经过多年的问题，研究人员群体发现，丝绸的低温韧性是基于其纳米级原纤维。亚微观阶和层次结构允许丝绸承受下降至-200oC的温度。并且可能甚至更低，这将使这些经典的天然豪华纤维成为寒冷的外部空间深处的应用。

跨学科团队检测了几个动物丝网的行为和功能，冷却到-196 oc的液氮温度。纤维包括蜘蛛丝网，但该研究的重点是野生蚕的较厚和更多的商业纤维。

在2019年10月3日发布的一篇文章中，在材料化学前沿，该团队不仅能够表现出“那”，而且'也是“丝绸在大多数材料变得非常脆弱的条件下，丝绸的韧性会增加。实际上，丝绸似乎通过不会失去的对聚合物科学的基本理解，而是通过变得更强大和更可伸展，因此在真正冷的条件下获得质量。这项研究审查了“如何”并解释“为什么”。事实证明，底层过程依赖于构成丝绸纤维核心的许多纳米型原纤维。

符合传统的聚合物理论，该研究尖叫着纯粹的原纤维确实变得更加令人更冷。该研究的新颖性和重要性在于结论，这种加强导致原纤维之间的摩擦力增加。这种摩擦反过来又增加了裂缝 - 能量界，同时还抵抗纤维滑动。改变温度还将调节inpidual丝蛋白分子之间的吸引力，而依次影响每种原纤维的核心特性，这是由数千分子组成的。

重要的是，该研究能够描述微米和纳米级水平上的增韧过程。该团队的结论是，通过这些裂缝通过材料的裂缝是每次击中纳米纤维的裂缝，强迫它在许多绕道中失去更多的能量它必须进行谈判。因此，当丝纤维首次拉伸然后滑动然后滑动时，丝纤维仅突破，然后将所有纳米纤维均匀地旋转。

该发现正在推动边界，因为它研究了概念上困难和技术挑战性领域的材料，不仅跨越微米和纳米尺度，而且还必须在任何深漂流柜的温度下进行研究。测量的尺寸范围从纤维的微米尺寸到纤维束的亚微米尺寸到原纤维的纳米尺寸，并且最后但尤其是级分子结构和单分子。在尖端科学和未来派应用的背景下，值得记住，丝绸不仅是100％的生物纤维，而且是一个有千年研发的农产品。

本研究似乎通过暗示来自新材料的广泛的新颖的新材料，从用于地球区域的新材料到新的复合材料，以便在转速和中间球中飞行的轻质飞机和风筝的新型复合材料，这将是深远的影响。甚至，甚至巨大的腹板均由机器人蜘蛛旋转，以捕获空间中的Astro-junk。

来自牛津大学的动物学系Fritz Vollrath教授说：“我们设想，本研究将导致使用天然和丝绸启发长丝在极端寒冷条件下使用天然和丝绸启发长丝的韧性结构长丝和复合材料的设计和制造。”

从上海复旦大学的宏指令科学系郑中邵教授说：“我们得出结论，低温温度下丝纤维的卓越机械韧性来自其高度方向和定向，相对独立和可伸长的纳米纤维形态。”

来自北京北京大学的Juan Guan博士说：“本研究提供了对我们对天然高性能材料的结构性质关系的了解，为我们希望导致制造人造聚合物和复合材料进行低温和高冲击应用的结构性质关系。”

和谢菲尔德大学克里斯荷兰博士兼欧洲广泛的研究联盟领导，基于洞察力的新型，可持续的生物纤维，以自然丝绸纺纱的洞察说：“天然丝绸”继续证明自己是纤维生产的金标准材料。这里的工作标识它不仅仅是化学，而且丝绸如何旋转，结果是结构化，这是他们成功的秘诀。“

研究的下一步将进一步测试惊人的属性。由欧盟H2020授予的牛津大学的分拆公司Spintex Ltd是欧盟H2020 Grant，正在探索旋转丝蛋白蜘蛛的方式，侧重于复制捆绑的原纤维的亚微米结构。

丝绸

天然丝网是环境可持续的，在环境温度下从含水蛋白质熔化的动物旋转挤出，低压力。Many Silks是生物兼容的，使其成为医疗装置的优质材料。丝绸是光的，并且往往是非常坚韧的建议，在轻质应用中使用的是，这些能量必须通过材料占据大量能量。所有硅子是生物一次性的，完全由天然氨基酸积木组成，容易集成到自然循环中。衰减和重建。但并非最不重要的是，有丰富的信息隐藏在丝绸上的丝绸折叠和大自然的制造卓越聚合物结构的方式。

参考：“天然丝绸的低温韧性和拟议的结构 - 功能关系”由诚杰富，玉王，娟关，鑫辰，弗里茨·沃尔拉特和正中邵，2019年10月3日，材料化学边疆.DOI：
10.1039 / C9QM00282K.

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