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東華大學：“迄今最薄”納米絲帶，厚度堪比單層石墨烯

2019-01-15 12:07:56 作者：本網整理來源：紡織導報分享至：

近日，東華大學纖維材料改性國家重點實驗室教授張耀鵬、邵惠麗團隊與紐約州立大學石溪分校教授Benjamin S. Hsiao合作，在國際期刊《ACS Nano》（影響因子：13.7）發表了題為《單分子層厚度的納米絲帶：蠶絲材料的潛在構筑基元》（Single Molecular Layer of Silk Nanoribbon as Potential Basic Building Block of Silk Materials）的論文，闡述了該團隊在材料領域的最新研究成果。

張耀鵬團隊利用氫氧化鈉/尿素水溶液體系，在低溫（-12℃）下將蠶絲逐級剝離為厚度約0.4納米、寬度約27納米的蠶絲納米纖維帶。這也是目前為止世界最薄的絲素納米纖維帶，其厚度僅為絲素蛋白的單分子層厚度，與單層石墨烯厚度相當（號稱“材料之王”的石墨烯是目前最薄、最強的材料，單層石墨烯的厚度僅有0.34納米）。我們平常戴的絲巾中，一根蠶絲的直徑，大約等于三萬多層絲素納米纖維帶疊加起來的厚度。

蠶絲和蜘蛛絲的優異性能取決于其多級結構在介觀尺度的有序排列。作為蠶絲多級結構的基礎構筑單元，絲素納米纖維對人造蜘蛛絲等高性能絲蛋白材料的設計和構筑尤其重要。該納米纖維帶主要由天然蠶絲中原生的β-折疊片層、無規線團以及α-螺旋構象構成。研究者通過原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡及小角X射線散射技術等多種表征技術確認了上述信息，并通過計算機分子動力學模擬技術，模擬了蠶絲在氫氧化鈉/尿素水溶液中剝離為絲素納米纖維的動態過程。在此基礎上，提出了全新的蠶絲多級結構模型。

基于絲素納米纖維帶懸浮液，該團隊制備了超薄、超韌、高透明的絲素納米纖維薄膜。

絲素納米纖維帶通過自組裝或者有序構建，可用作增強成分或者直接構建單元，有望制備性能優異或功能性的絲素蛋白基材料，比如骨組織工程支架、手術縫合線、超薄柔性自支撐透明膜等，有望應用于生物醫學、生物電子接口、過濾、光學、成像等領域。

實驗中的牛欠欠

對于第一作者牛欠欠來說，這篇文章是她博士研究生階段發布的第一篇論文，該項目僅實驗就做了將近一年，之所以能取得今天的成果，牛欠欠把它歸功于對于實驗的堅持。而且成功剝離的絲素納米纖維帶不是大家通常認為的圓柱形，而是扁平帶狀結構，關于這一點，牛欠欠坦言：“大家都只關注絲素納米纖維的直徑，卻很少有人關注它的具體厚度，也許正是這樣的細心，讓我們有了不一樣的發現”。