Silkesmasken och dess CNF-innehållande foder. Kredit:Tohoku University
Forskare från Tohoku University har producerat naturligt syntetiserat silke av nanofiber (CNF) genom en enkel justering av silkesmaskens kost. Att blanda CNF med kommersiellt tillgänglig mat och mata silkesmaskarna resulterade i ett starkare och mer hållfast silke.
Resultaten av deras forskning publicerades i tidskriften Material och design den 1 februari, 2021.
"Idén till vår forskning kom till oss när vi insåg att den flödesfokuserande metoden genom vilken silkesmaskar producerar silke är optimal för nanofibrillers inriktning av CNF, " sa Tohoku Universitys materialingenjör Fumio Narita och medförfattare till studien.
Siden förknippas vanligtvis med kläder. Men dess användning är otroligt varierande tack vare dess styrka och elastiska egenskaper. Dess biokompatibilitet gör den till och med säker att använda inuti människokroppen.
På grund av detta, forskare har undersökt sätt att ytterligare stärka siden. Processer som hittills undersökts, dock, kräver användning av giftiga kemikalier som är skadliga för människor och miljö.
Cellulosananofibrer - växtbaserade fibrer som har förfinats till mikronivå - visar lovande när det gäller att syntetisera till låg kostnad, lättvikt, hög styrka, och hållbara nanokompositer som silke.
Dock, Tidigare CNF-baserade syntetiserade material har visat få mekaniska förbättringar även med fördelen av dyr utrustning på grund av bristen på nanofibrillers inriktning.
En illustration som visar den hållbara cykeln för CNF-syntetiserad silkeproduktion baserat på den aktuella studien. Kredit:Tohoku University
De resulterande kokongerna med olika CNF viktprocent (0, 5, och 10 viktprocent från vänster till höger). Kredit:Tohoku University
I kontrast, silkesmaskar producerar silke i en flödesfokuserad metod. Silke sprids via deras spottkörtlar, orientera fibrillerna längs flödesriktningen och på så sätt möjliggöra bättre inriktning av nanofibriller.
I föreliggande studie, silkesmasklarver delades in i tre grupper och föddes på mat som innehöll olika mängder CNF-innehåll. Forskargruppen utförde hållfasthetstester på de dragna silkesfibrerna som visade sig vara cirka 2,0 gånger starkare än silke från silkesmaskar som inte matats med CNF.
"Våra resultat visar ett miljövänligt sätt att producera hållbara biomaterial genom att helt enkelt använda CNF som bete, sa Narita.
