早在公元前2700年,中国就出现了养蚕抽丝,纺织丝绸的技术。养蚕并不难,很多人小时候都有过这样的经历。不过随着时代的发展,普通的蚕丝也成为科学家们研究的对象。他们希望通过现代科技,赋予蚕丝更特别的能力,将它变成一种更先进的材料。
▼中国北京清华大学的张莹莹副教授多年来一直率领团队研究「低维奈米碳材料的可控製备、性能调控与应用探索」。他们希望能够製作出柔软的电子器具,并让这些器具拥有感测环境或是传输能源的功能。

▼改造蚕丝最简单的方法,就是在上面直接添加化学物质。张莹莹的团队之前也这样做过,这次他们使用了更具有挑战性的方法,那就是让蚕直接吃下「奈米碳管」和「石墨烯」,从根本上改变蚕丝的分子结构。

事实证明,他们的尝试没有错。研究人员将 0.2% 的奈米碳管或石墨烯溶液喷在桑叶上,让蚕吃下,等蚕化茧后抽丝。这样得到的蚕丝韧性是普通蚕丝的两倍,可以在断裂之前承受多以往 50% 以上的应力。
▼研究人员还将这些蚕丝加热至1050℃使其碳化,研究它的导电性和结构,最后发现这种丝果然能够导电。根据拉曼光谱和电子显微镜成像更显示,这些蚕丝具有更有序的晶体结构。

其实在此之前,中国上海东华大学的两位研究人员也曾做过类似的实验,都得到了更加强韧的蚕丝。不过因为研究的方向不同,张莹莹团队的研究显然更加深入。这些蚕丝可以嵌入在智慧型纺织品中,作为传感器和读取神经讯号,还可以有更广阔的用途。
▼强韧的蚕丝听起来很棒,但其中还存在一些问题。研究人员还不知道蚕到底是如何将奈米材料纳入丝里,到底纳入的百分比是多少,又有多少经由排泄或代谢流失。他们观察了线的横截面,没有在里面发现碳材料,不知道这是不是奈米颗粒含量低导致的。

想要彻底了解这种「碳增强丝」,研究人员还需要与生物学家合作,共同努力。这种餵蚕直接吃下奈米碳管和石墨烯的技术值得推广,因为如果在已经纺丝的丝上加工,需要使用有毒的化学溶剂。新的餵养法对环境更友好。现在你想好要给蚕吃什幺了吗?





