Их первоначальное открытие было весьма противоречивым, так как большинство других полимерных волокон хрупкими на морозе. Но после многих лет работает над этой проблемой группа исследователей обнаружила, что прочность криогенных шелк базируется на нано-fibrills. Субмикроскопическом порядок и иерархия позволяет Шелковый, чтобы выдерживать температуру до 200оС. И, возможно, даже ниже, что бы сделать эти классические естественная роскошь волокон идеально подходит для применения в глубинах холодных космическом пространстве.
Междисциплинарная команда изучила поведение и функции нескольких шелках животное охлаждается до температуры жидкого азота -196 ° С. Волокна включены в паучем шелке, но исследование фокусируется на толще и гораздо более коммерчески волокна дикого шелкопряда Antheraea pernyi.
В статье, опубликованной сегодня в материалах химии рубежи, команда смогла показать не только » что «но и» как » шелковый увеличивает свою прочность в условиях, когда большинство материалов становятся очень хрупкими. Действительно, шелк, кажется, противоречат фундаментальным пониманием науки о полимерах путем не теряет, но приобретает качество при очень холодных условиях, став сильнее и более эластичный. Данное исследование рассматривает » как «и объясняет «почему». Получается, что глубинные процессы полагаться на многих наноразмерные фибриллы, образующие основу шелкового волокна.
В соответствии с традиционной теорией полимеров, исследование утверждает, что отдельные фибриллы действительно становятся жестче, так как они становятся холоднее. Новизна и значимость исследования заключается в выводу, что эта неподвижность приводит к повышенному трению между fribrils. Это трение, в свою очередь, увеличивает трещины-энергетической утечки, а также сопротивление проскальзывания фибрилл. Изменение температуры также будут модулировать притяжения между отдельными молекулами белка шелка, в свою очередь, влияют основные свойства каждое волоконце, которая состоит из многих тысяч молекул.
Главное, в ходе исследования удалось описать процесс ужесточения на микронных и нано-уровнях. Команда приходит к выводу, что в любую щель, что слезы через материал не будет использоваться каждый раз, когда она попадает в нано-фибрилл заставляя его терять все больше энергии во многих обходных путей, она должна вести переговоры. И таким образом в шелковое волокно только перерывы, когда сотни или тысячи нано-фибрилл сначала растягивается, а потом поскользнулся, а затем все они по отдельности привязаны.
Открытие границ, потому что он изучал материал в концептуально сложных и технологически сложной области, которая не только охватывает микронных и нано-масштабах, но также должна быть изучена при температурах значительно ниже любого морозильника. Размер Весов исследованном диапазоне от микронных размеров канала до субмикронных размеров пучок нити в нано-фибрилл и последнее, но не менее в Супра-молекулярном уровне структур и отдельных молекул. На фоне передовые достижения науки и футуристических приложений стоит помнить, что шелк-это не только 100% биологического волокна, а также сельскохозяйственной продукции с многотысячелетней НИОКР.
Представляется, что это исследование имеет далеко идущие последствия, предлагая широкий спектр новых приложений для шелка, начиная от новых материалов для использования в земных полярных регионов на новые композиты для легких самолетов и воздушных змеев, летящих в страто — и мезо-сфера, пожалуй, даже огромные паутины плетут пауки робот, чтобы поймать Астро-мусор в космосе.
Профессор Фриц Vollrath, из Оксфордского университета кафедра зоологии, сказал: ‘Мы считаем, что это исследование приведет к разработке и производству новых семейств жестких структурных нитей и композитов с использованием как природных, так и шелк-вдохновил нитей для применения в экстремальных холодных условиях, таких как Space.’
Zhengzhong проф Шао, из отдела науки высокомолекулярных Шанхайского Университета Фудань, сказал: ‘Мы делаем вывод, что исключительную механическую прочность шелкового волокна при криогенных температурах происходит от его очень выровнены и ориентированы, относительно независимых и расширяемый nanofibrillar морфология’.
Д-р Хуан Гуан из Университета Бэйхан, в Пекине, сказал: ‘Это исследование обеспечивает новые идеи в нашем понимании структура-свойство отношения натуральных высококачественных материалов, которые мы надеемся, приведет к фабрикации человека-полимеры и композиты при низких температурах и высокой отдачей применения.’
И Доктор Крис Холланд из Университета Шеффилда, лидер Европейский исследовательский консорциум по роману, устойчивое био-волокон на основе выводы на натуральный шелк спиннинг сказал: ‘натуральный шелк продолжать доказывать себя в качестве «золотого стандарта» материалы для производства стекловолокна. Работа здесь определяет, что это не просто химия, но как шелк прядут, а в следствие структурированы, что является секретом их успеха.
Следующие этапы исследования будут далее проверить удивительные свойства. Спин-офф компании, Spintex ЛТД из Оксфордского университета, частично финансируется за счет гранта ЕС «Горизонт 2020», изучает спиннинг протеинами шелка, путь паука и специализируется на копирование субмикронных структур комплекте фибрилл.
Шелк
- Натуральный шелк являются экологически устойчивого со спином-прессовать животное из водных расплавов белка при комнатной температуре и низких давлениях.
- Много шелка, био-совместимы, что делает их отличным материалом для использования в медицинских устройствах. Шелка, легкие и очень жестко, предложив использовать в легких приложениях, где много энергии должен быть рассмотрен материал.
- Все шелка, био-одноразовые, полностью состоящий из природных аминокислот строительных блоков кислоты, которые легко интегрируются в естественном цикле распада и восстановления.
- Последнее, но не наименее, существует огромное количество информации, скрытой в шелк на фолдинг белка и природный способ изготовления исключительных полимерных структур.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!