Жорсткий, провідний матеріал може бути використаний в носимій електроніці та медичних імплантатах, кажуть дослідники.

після

Шовк - матеріал глянцевого, гламурного одягу - також дуже міцний. Дослідники в Китаї кажуть, що вони винайшли винахідливий спосіб зробити ці нитки ще міцнішими: годуючи шовкопрядів графеном або одностінними вуглецевими нанотрубками (Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597). Посилений шовк, вироблений шовкопрядами, може бути використаний у таких додатках, як більш міцні захисні тканини, біологічно розкладаються медичні імплантати та екологічно чиста електронна електроніка.

Раніше дослідники додавали до шовку барвники, антимікробні агенти, провідні полімери та наночастинки, або обробляючи прядений шовк добавками, або, в деяких випадках, подаючи добавки безпосередньо глистам. Шовкопряди - це личинки молі, які харчуються листям шовковиці і виробляють свої знамениті нитки з розчину шовкового білка, що виробляється в їх слинних залозах.

Щоб зробити армований вуглецем шовк, Іньін Чжан та його колеги з Університету Цінхуа годували хробаків листям шовковиці, обприскуючими водними сумішами 0,2% вуглецевих або графенових нанотрубок. Потім вони збирали готові шовкові кокони, як це роблять у звичайному виробництві шовку. Щоб зробити навпаки - нанесення наноматеріалів на вже прядений шовк, потрібно було б купати наноматеріали в отруйних хімічних розчинниках, роблячи спосіб годування личинок простішим, прямішим та екологічним.

На відміну від звичайного шовку, вуглецевий шовк є вдвічі міцнішим і може сприйняти щонайменше на 50% більше напруги перед розбиванням. Команда дослідників нагріла волокна до 1050 ° C, щоб карбонізувати білок шовку, а потім вивчила його провідність і структуру. Модифікований шовк проводить електрику, на відміну від звичайного шовку. Зображення спектроскопії Рамана та електронні мікроскопії показали, що вуглецеві шовкові волокна мали більш впорядковану кристалічну структуру завдяки доданим наноматеріалам.

Однак питання ще є. Один з них - як саме шовкопряди включають наноматеріали у свій шовк. Іншим є те, який відсоток наноматеріалів, споживаних хробаками, надходить на шовк, проти якого вони елімінуються або метаболізуються іншим способом. Вуглецеві матеріали не видно в перерізах шовкових ниток, можливо, тому, що вміст наночастинок низький, говорить Чжан. Відповісти на ці запитання може бути клопотом для біологів, додає він.

Полімерний хімік Цін Шен з Університету Донгхуа повідомив про подібну роботу в 2014 році, використовуючи багатостінні вуглецеві нанотрубки шириною 30 нм, що також збільшило в'язкість шовкових волокон (Mater Sci Eng., C 2014, DOI: 10.1016/j.msec. ). Але YingYing Zhang каже, що менші, 1 нм шириною, одностінні нанотрубки, які використовує його команда, "краще підходять для включення в кристалічні структури шовкового білка".

Ця робота забезпечує "простий спосіб виробництва високоміцних шовкових волокон у великих масштабах", говорить науковий співробітник Яопенг Чжан, також з Університету Донгхуа, який годував шовкопрядів наночастинками діоксиду титану для створення супер шовків, стійких до ультрафіолетової деградації. Електропровідність армованого вуглецем шовку може зробити його придатним матеріалом для використання датчиками, вбудованими в розумний текстиль, і здатними до таких речей, як зчитування нервових сигналів, каже він.