Результаты их исследования опубликованы в журнале Materials and Design 1 февраля 2021 года.
«Идея нашего исследования пришла к нам, когда мы осознали, что метод фокусировки потока, с помощью которого шелкопряды производят шелк, является оптимальным для выравнивания нанофибрилл CNF», – сказал инженер материалов из Университета Тохоку Фумио Нарита и соавтор исследования.
Шелк обычно ассоциируется с одеждой.
Но его применение невероятно разнообразно благодаря своим прочностным и эластичным свойствам. Его биосовместимость делает его безопасным даже для использования в организме человека.
Из-за этого исследователи изучают способы дальнейшего укрепления шелка. Однако процессы, исследованные до сих пор, требуют использования токсичных химикатов, вредных для человека и окружающей среды.
Нановолокна целлюлозы – волокна растительного происхождения, которые были очищены до микроуровня – демонстрируют многообещающие возможности для синтеза недорогих, легких, высокопрочных и устойчивых нанокомпозитов, таких как шелк.
Однако предыдущие синтезированные материалы на основе CNF продемонстрировали несколько механических улучшений даже при использовании дорогостоящего оборудования из-за отсутствия выравнивания нанофибрилл.
Напротив, тутовые шелкопряды производят шелк по методу, ориентированному на поток. Шелк распределяется через их слюнные железы, ориентируя фибриллы по направлению потока и, таким образом, обеспечивая лучшее выравнивание нанофибрилл.
В настоящем исследовании личинки тутового шелкопряда были разделены на три группы и выращивались на кормах, содержащих разное количество CNF. Исследовательская группа провела испытания на прочность вытянутых шелковых волокон, которые оказались примерно 2.В 0 раз прочнее, чем шелк шелкопряда, не получавшего CNF.
«Наши результаты демонстрируют экологически безопасный способ производства устойчивых биоматериалов, просто используя CNF в качестве приманки», – сказал Нарита.