Viermii de mătase făcute fir de mătase, care conduce electricitatea

Viermilor de mătase - relativ mare fluture domesticite, care chinezii cel puțin 5000 de ani, este utilizat pentru producerea de mătase (probabil după câteva secole sau milenii de selecție). Pentru o lungă perioadă de timp China a fost monopolul mondial, furnizarea unui material frumos spre Europa prin ruta de comerț, numit modul de mătase. Apoi, bizantinii au furat ouă de viermi de mătase, iar apoi europenii au extras, datorită lor la Cruciadelor.

Cu toate acestea, acest lucru nu este vorba despre vicleanul chinezi cu planurile lor de afaceri de mii de ani, și materialul unic, care este mătase în sine. Este o proteină naturală, care este una dintre cele mai durabile în natură. Fibra este format din 75% fibroin și 25% din sericin. Sub microscop vizibil două filamente paralele fibroină de rulare cu raiduri cocoloașe. Sericin Pe lângă acestea, există ceruri de mătase și grăsimi precum și minerale. Lățime fire de mătase 32 microni, lungimea poate ajunge la 1,5 kilometri. Ruperea stresului de aproximativ 40 kgf / mm2.

Silk - un material remarcabil, iar oamenii de știință au făcut încercări repetate de a îmbunătăți fibra de mătase prin diferite componente funcționale, cum ar fi coloranți, proteine ​​fluorescente, agenți antimicrobieni, nanoparticule de metal / semiconductor și polimeri conductori.

Pentru a modifica fibrele de mătase folosite două strategii de bază: modificarea firelor finisate și rafinarea materialului în timpul producției sale (digestie) în interiorul viermilor de mătase. Prima dintre aceste procese tehnologice destul de complexe, în mai multe etape și necesită substanțe chimice toxice. Pentru comparație, metoda nou inventată de îmbogățire în interiorul mătase viermilor de mătase - acesta este un proces ecologic și relativ simplu. Este necesar doar pentru a pune pe o dieta de viermi de mătase.

Oamenii de știință au o facultate chimică și un centru de nano- și micromecanicii Universitatea Tsinghua (Beijing) a propus o nouă metodă pentru fibrele de mătase de îmbogățire, folosind nanotuburi de carbon, și Grafenul.

Graphene si nanotuburi de carbon au excelente proprietăți mecanice și sunt utilizate pe scară largă în producția de materiale de înaltă rezistență. Au existat mai multe încercări de a adăuga nanotuburi de carbon din firul de mătase finit prin modificarea sau adăugarea la sholkopryadov dieta. Experimente similare au fost efectuate cu păianjeni. In ultimul experiment de viermi de mătase hrănite nanotuburilor multiwall cu un diametru de aproximativ 30 nm. Acum, oamenii de știință chinezi presupus în mod logic că, pe viermii de mătase sistemului digestiv și introducerea în structura fibroină mult mai acceptabile nu va mnogostenchatye și diametrul odnostenchatye nanotub este de aproximativ 1-2 nm. Privind în perspectivă, ele nu sunt greșite.

Pe langa odnostenchatyh nanotuburi, oamenii de știință au decis să se hrănească viermii de mătase și mai mult, Grafenul este, de asemenea, un potențial reinforcer. Pentru a alimenta materiale de animale, oamenii de știință au folosit o metodă simplă: acestea sunt pulverizate cu o suspensie de nanotuburi și odnostenchatymi graphene pe frunze de dud, viermi de mătase care se hrănesc - și apoi se colectează produsul din cocon.

Experiența sa încheiat cu succes. viermi de mătase suplimente de dieta odnostenchatyh nanotuburi și Grafenul a dat fire de mătase cu proprietăți îmbunătățite. Firul obținut în mod natural mod firesc din cocon, ca fir de mătase de obicei.

Oamenii de știință au studiat spectrele Raman ale fibrelor de mătase și excremente de viermi de mătase - și confirmate în ambele cazuri, introducerea de nanotuburi de carbon în fibra de matase. De asemenea, au testat modul în care schimbă proprietățile fibrelor după introducerea nanotuburilor de carbon.

Alte caracteristici mecanice superioare fibre de mătase sunt prezentate în tabel: rupere de stres, tracțiune maximă la rupere și modulul.

După cum reiese din tabelul care va organiza chiar și o serie de experimente pentru a găsi concentrația optimă de nanotuburi de carbon si grafen in dieta de viermi de mătase au obținut fir de rezistență mai mare. Vedem că o dietă cu o concentrație scăzută de SWNT1-S și GR1-S a condus la producerea de fibre cu proprietăți mult mai bune decat o dieta cu o concentrație mai mare SWNT2-S și GR2-S.

Nu este surprinzător, după adăugarea de graphene si nanotuburi de carbon fir de mătase a devenit un conductor de electricitate. Cel mai bun eșantion de mătase cu particule de conductivitate electrică grafene a fost relativ mare de 120 Siemens pe centimetru. O astfel de mătase pot fi utilizate în electronică. alimentarea convenabil gadget-uri electronice portabile, de mătase cusute direct în îmbrăcăminte. De fapt, tesatura luminos pentru a face suficienta.

Fotografiile cu un microscop electronic cu transmisie poate observa clar că fibrele de mătase cu nanotuburi de glerodnymi (mijloc) și grafen (partea de jos) structurat mult mai bine decât mătase convențională (de sus).