Група вчених заявила, що змогла перетворити натуральний шовк шовкопряда на матеріал із міцністю, близькою до кевлару. Дослідження опублікували в журналі Nature Sustainability.
Переваги натурального шовку
Дослідники використали тепло та високий тиск для з’єднання волокон шовку в щільний прозорий матеріал.
На відміну від попередніх спроб створення штучного шовку, новий метод майже не потребує агресивної хімічної обробки. Завдяки цьому матеріал зберігає природну структуру волокон і їхні механічні властивості.
Автори дослідження заявляють, що новий матеріал має вищу ударну міцність, ніж кістка, і майже наближається до кевлару — синтетичного матеріалу, який використовують у бронежилетах і захисному спорядженні.
Окрім міцності, матеріал виявився біорозкладним і прозорим у видимому спектрі світла. За словами співавторки дослідження Чунмей Лі з Університету Тафтса, це відкриває можливості для використання в бездротових технологіях, сенсорах та системах візуалізації.
«Ідеальна зона» температури й тиску
Для створення матеріалу команда спочатку очищала комерційні шовкові волокна від природного клейкого покриття, після чого експериментувала з різними температурами та рівнями тиску.
Якщо температура або тиск були занадто низькими, шовк втрачав міцність. Якщо занадто високими — матеріал ставав крихким або руйнувався.
У результаті дослідники визначили оптимальний діапазон: від 125 до 215 градусів Цельсія та від 1900 до 9800 атмосфер тиску. За цих умов волокна шовку починали щільно з’єднуватися між собою та формували структуру, схожу на деревину.
Міцність і біосумісність
Команда провела балістичні тести та заявила, що матеріал має стійкість до проколів, порівнювану з карбоновими композитами, які використовують в авіації та автомобільній промисловості.
Дослідники також імплантували матеріал мишам і побачили, що він поступово розкладається в організмі. Через це матеріал може підійти для тимчасових медичних імплантів.
Зараз команда працює над масштабуванням технології та адаптацією матеріалу для складніших форм і промислового виробництва.
«Стійкі матеріали не обов’язково мають бути лише символічною заміною пластику», — сказала Чунмей Лі.
