研究發現改變蠶的飲食習慣可以使紡絲強度提高2倍
日本東北大學的研究人員通過對蠶的飲食進行簡單的調整,自然生產出了納米纖維素(CNF)合成的蠶絲。將CNF與市售食物混合後餵養蠶,可使蠶的絲更結實、更有韌性。他們的研究成果於2021年2月1日發表在《材料與設計》雜誌上。
“當我們意識到蠶生產絲綢的流動聚焦方法是CNF的納米纖維排列的最佳方法時,我們就有了研究的想法,”東北大學材料工程師成田說,他是這項研究的共同作者。
蠶絲通常與紡織業有關。但由於它的強度和彈性特性,它的用途非常廣泛。其生物相容性使其甚至可以安全地在人體內部使用。正因為如此,研究人員一直在研究進一步強化絲綢的方法。然而,迄今為止所研究的工藝需要使用對人類和環境有害的有毒化學物質。
然而,以前基於CNF的合成材料由於缺乏納米纖維排列,即使有昂貴的設備,也很少表現出機械方面的改進。相比之下,蠶以流動為中心的方法生產蠶絲。蠶絲通過其唾液腺分散,使纖維絲沿流動方向定向,從而實現更好的納米纖維排列。
纖維素納米纖維–從植物中提取的纖維,已被提煉到微觀層面–在合成低成本、輕質、高強度和可持續的納米複合材料(如絲綢)方面顯示出了希望。
在本研究中,研究人員將蠶幼蟲分為三組,用含有不同數量的氯化萘含量的食物飼養。研究小組對抽絲纖維進行了強度測試,發現其強度約為非CNF餵養蠶絲的2倍。”我們的研究結果展示了一種環保的方式,只需將CNF作為餌料,就能生產出可持續的生物材料。”成田說。