1成果简介
高性能蚕丝纤维具有生态友好的降解性和可再生性，作为合成纤维的替代品长期以来一直吸引着研究人员的目光。蜘蛛拖丝以其卓越的强度（>1 GPa）而闻名，但其产量极低，阻碍了其广泛应用。虽然驯养的家蚕（Bombyx mori）可以工业化生产丝纤维，但其强度适中（约0.5 GPa），与强大的蜘蛛拖丝相比相形见绌。本文，清华大学张莹莹 教授团队在《ADVANCED MATERALS》期刊发表名为“Strong Silkworm Silk Fibers through CNT-Feeding and Forced Reeling”的论文， 研究通过给蚕喂食碳纳米管（CNTs）和原位强制缫丝对齐相结合的方法，报告了天然生产的强韧蚕丝纤维，其抗拉强度约1.2 GPa。分子动力学模拟证实了碳纳米管和蚕丝纤维素之间的相互作用，而强制卷绕过程则使这些增强填料和蚕丝纤维素β片纳米晶体沿纤维轴线排列。结构分析表明，蚕丝纤维中β片纳米晶体的含量和排列有了显著提高，因此具有卓越的机械性能，包括拉伸强度约1.2GPa，杨氏模量24.4GPa，超过了各种类型的蚕丝和蜘蛛丝。这一进步解决了蚕丝在强度和可扩展性之间的历史权衡问题，有可能为在各种应用中以生态友好、可生物降解和可再生的方式替代合成纤维铺平道路。
2图文导读
图1、用于超强蚕丝纤维的 CNT 喂料-强制缫丝 （CFFR） 工艺。
图2、分子动力学模拟显示 CNT-丝素蛋白相互作用。
图4、丝纤维的结构图和构象过渡。
图4、蚕丝纤维的结晶取向分析。
图5、FRs 和 CFFRs 的机械性能，以及它们与其他丝纤维的比较。
3小结
总之，我们报道了一种通过结合直接喂入方法和原位强制卷取来生产超强蚕丝纤维的简单且可扩展的策略。通过喂入过程掺入 CNT 并通过强制卷取程序提高 β 片纳米晶体的含量和取向，协同增强蚕丝纤维。获得的纤维表现出卓越的强度 （约1.2 GPa） 和模量 （24.4 GPa），超过了已报道的蚕丝，可与天然蜘蛛拉索丝相媲美。这些有希望的结果表明，所获得的天然 CFFRs 可能是可持续高性能结构材料、生物医学材料和高端纺织品的理想选择。
文献：
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