Die natuur het mense geïnspireer om verskeie bioniese strukture voor te berei. Die uitstekende sterkte en taaiheid van natuurlike spinnekop-sy is hoofsaaklik te danke aan sy spesiale hiërargiese struktuur, soos β-vel kruisverbindingspunte, spiraal nanomodules met hoogs gerangskik molekulêre kettings en stewige skedes en sagte kerns. Baie navorsers het hierdie eienskappe nageboots om beter eienskappe van kunsmatige vesels te verkry. Dit bly egter 'n uitdaging om die spinproses vaardig te benut en terselfdertyd hierdie hiërargiese kenmerke te verwesenlik.

Zun-feng liu onlangs, nankai universiteit, China farmaseutiese universiteit Zhou Xiang mei-fang zhu met donghua universiteit navorsingspan geïnspireer deur spinnekop sy proteïen struktuur, die voorbereiding van 'n soort oplosbare kruisbinding nano gel, soortgelyke spinnekop sy spin en die hiërargiese struktuur van kruisgebonde vesel, aangesien die direkte spinveselmateriale met 'n hoë sterkte en hoë volharding 'n nuwe strategie bied.

β-vlokkies in spinnekop-syproteïene dien as kruiskoppelingspunte, en hul kruiskoppelingsnetwerke is in nanogrootte bolvormige proteïene geleë. As gevolg hiervan is spinnekop-syproteïene oplosbaar en kan dit direk in gelaagde vesels gespin word deur selfsamestelling. Geïnspireer deur die struktuur en spinproses van spinnekop, het navorsers oplosbare nanogels voorberei met 'n interne kruisverbindingsnetwerk. Nanogels wat geskik is vir verskillende monomere is voorberei deur die konsentrasie van kruisbindingsmiddel in die proses van vrye radikale polimerisasie te beheer. Wanneer die inhoud van kruisbindingsmiddel van 0.15% tot 1.05% toeneem, neem die deursnee en aggregasiehoeveelheid van nano-gel makromolekules geleidelik toe.

Om die verband tussen die trekspinvermoë van die nanogel en sy deeltjiegrootte te ondersoek, het die navorsers die vesels op 'n meganiese toetser gespin totdat die vesels gebreek het terwyl hulle die meganiese spanning gemeet het. Die teoretiese model voorspel dat die kritieke spanning omgekeerd eweredig is aan die vierkantswortel van die radius van die nanopartikels.

Ten einde verder te ondersoek of die grootte en rangskikking van nanokomponente aangepas kan word deur kernvormende deeltjies by te voeg om die meganiese eienskappe van die vesels te verbeter, het die navorsers die enkelwandige koolstofnanobuise/polydopamien (SWNT-PDA) kompleks voorberei en die nanogel gesintetiseer. met 0.15% kruisbindingsmiddel in die teenwoordigheid van SWNt-PDA. Die invloed van kernvormende deeltjies op die struktuur en eienskappe van nano-gelvesels is bestudeer. Die resultate toon dat met die toename van DIE inhoud van SWnT-PDA, die breuksterkte, breukvervorming en taaiheid van die nanogelvesels 'n toenemende neiging toon, en die nanokomponente is netjieser gerangskik en die gemiddelde deursnee verminder.

Deur voorstrek word die molekulêre kettingrangskikking aansienlik verhoog en word die gemiddelde veseldeursnee verminder. Vir vesels met 50% trekspanning, verbeter die strukturele evolusie die meganiese sterkte aansienlik en verminder die verlenging by breek. Na verdere draai-optimering word die kombinasie van veselbreeksterkte van 1.27gpa en taaiheid van 383MJ /m3 uiteindelik bereik, wat baie na aan die prestasiewaarde van natuurlike spinnekop is.

Die verwante werk is gepubliseer in Advanced Materials onder die titel "Protein-like Nanogel for Spinning Hierarchically Structured Artificial Spin Silk".