大自然啟發(fā)了人們制備各種(zhǒng)仿生結木西構。天然蜘蛛絲具有優異的強度和韌性，主要是源于其特殊的層次做水結構，例如β-薄片交聯點、分子鍊高度排列的螺旋納米組件和剛性鞘-軟芯銀還等。已有許多研究者通過(guò)模拟這(zhè又影)些特性來實現較好(hǎo)的人造纖維性能(néng)，然而，如不工何巧妙利用紡絲過(guò)程同時(shí)實現上述層黑門次結構特點仍具有挑戰性。

近日，南開(kāi)大學(xué)劉雜們遵峰、中國(guó)藥科大學(xué)周湘與東華大學(xué老些)朱美芳研究團隊受蜘蛛絲蛋白結構的啟發(fā)，制備了一種(zh還作ǒng)可溶的交聯納米凝膠，并紡制了具有類似蜘蛛絲層次結構的交聯纖維，為高從這強高韌纖維材料的直接紡絲提供了一種(zhǒng)我內新策略。

蜘蛛絲蛋白中的β-薄片作為交聯點，其交聯網絡位于納米尺寸大小的球狀蛋白行電内。因此，蛛絲蛋白具有可溶性，可通過(guò)自組裝直接紡制成(chéng)行她分層纖維。受蛛絲結構和紡絲工藝啟發(fā)，研究者制備了具有内大動部交聯網絡的可溶性納米凝膠，通過(guò)控制自由基聚合過(了了guò)程中交聯劑的濃度，制備出适用于不同單體的納米凝膠。當交聯劑含量從0.1土我5%增加到(dào)1.05%時(shí)，納米凝膠大分子的直徑和聚現湖集量逐漸增大。

為研究納米凝膠拉伸紡絲能(néng)力與粒徑的關系，兵刀研究者將(jiāng)纖維在機械測試儀上進(jìn)行紡絲，森司直至纖維斷裂，同時(shí)測量機械應力。通過(guò)理光務論模型預測出，導緻納米凝膠斷裂的臨界應力與納米顆粒半徑的平方根成(ch討和éng)反比。

為進(jìn)一步研究是否可以通過(g通大uò)添加成(chéng)核粒子來調節納米組店裡件的尺寸和排列，以提高纖維力學電日(xué)性能(néng)，研究者制備了單壁碳納米管/聚多巴海北胺(SWNT-PDA)複合物，并在SWNT-PDA存在下合成有個(chéng)了交聯劑含量為0.15%的納米凝膠，随後(hòu)研舊厭究了成(chéng)核粒子的引入對(duì)納米凝膠纖維結構和性能(né靜離ng)的影響。結果表明，随著(zhe)SWNT-PDA含量的增加，納米凝膠纖湖報維的斷裂強度、斷裂應變和韌性呈現上升趨勢，納米組件的排列能就更加整齊，平均直徑減小。

通過(guò)纖維的預拉伸，分子鍊的排列顯著增加，纖維器在平均直徑減小。對(duì)于預拉伸應變為50%的纖維，該的化結構演變顯著提高了纖維的機械強度，并降低了其斷裂會生伸長(cháng)率。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的加撚優化，大靜最終實現了纖維斷裂強度1.27GPa和韌性383MJ /m3的組服友合，與天然蜘蛛絲的性能(néng)值非常接近。也匠

相關工作以“Protein-Like Nanogel for Sp鄉歌inning Hierarch來家ically Structured Artifici雨跳al Spider Silk”為題發(fā輛窗)表在《Advanced Materials》。