Вдохновленные шелкопрядом методы плетения могут производить лучшие нановолокна

Замысловатый способ плетения шелка насекомыми в скором времени может быть использован для относительно простых медицинских и электронных разработок.

Отредактировано 2023-25-06
Макрофотография шелкопряда поедающего лист шелковицыПоблагодарите слюну этого малыша за достижения в области нановолокон.

Слюна червей, она же шелк, послужила источником вдохновения для относительно простого и нового процесса плетения нановолокон, который может способствовать развитию всего - от повязок для ран до гибкой электроники.

Как бы непривлекательно все это ни звучало, но популярная роскошная ткань действительно производится из двух белковых соединений, выделяемых одноименным червем, который использует свои нити для плетения коконов. Однако группа китайских исследователей также обнаружила, что, помимо дорогих простыней, люди могут производить гораздо более однородные микро- и нановолокна, имитируя движения головы шелкопряда, когда он выделяет, тянет и ткет свой шелк.

Недавно группа продемонстрировала свою работу в новой статье, опубликованной в журнале Американского химического общества "Nano Letters". Сначала исследователи втыкали микроиглы в блоки пенопласта, пропитанные раствором полиэтиленоксида, а затем вытягивали их с помощью процедуры, известной как микроадгезия-направленное (MAG) прядение, чтобы создать нановолоконные нити, которые в тысячи раз меньше, чем одна прядь человеческого волоса.

Существующие методы производства нановолокон либо медленные и дорогие, либо приводят к неэффективному, ватному материалу. Однако, имитируя ткацкое движение шелкопряда, команда обнаружила, что может создавать множество продуктов: вытягивание пенопластовых блоков прямо друг от друга дает упорядоченные волокна, в то время как вибрирующее втягивание переплетает материал. Скручивание установки давало аналогичную форму волокна "все в одном". Независимо от вида массива, результаты оказались гораздо менее комковатыми, чем при использовании существующих методов.

Однако, сделав еще один шаг вперед, команда поняла, что этап микронидлинга вообще не нужен - абразивной поверхности пены было достаточно, чтобы разделить раствор полиэтиленоксида на нановолокна. Все оказалось настолько просто, что с помощью метода растягивания пены можно вручную намотать нановолоконный бинт на запястье человека. В своих экспериментах команда использовала антибиотическое волокно для обеспечения стерильности повязки, препятствующей росту бактерий, которая легко смывается теплой водой, предлагая потенциальное новое медицинское применение в ближайшем будущем.

Обращение к животному миру за вдохновением неизменно приводит к впечатляющим открытиям и достижениям в области технологий и робототехники, будь то плетение, полет, бег или захват.