吃點碳奈米管,讓蠶絲更強壯

■北京清華大學的研究團隊在蠶寶寶吃的桑葉中加入了碳奈米管或是石墨烯,結果發現大幅提昇了蠶絲的性質。

撰文|陳勁豪

許多小學生都有過養蠶寶寶的經驗,這些白白胖胖的小蟲整天就是吃桑葉,一陣子之後就會吐絲作繭,基本上小學生的觀察任務大概就到此為止了。但是就如同大家所熟知的,蠶絲是具有相當高經濟價值的產物。蠶絲是蠶結繭時所分泌的絲液所凝結而成的長纖維。根據考古結果,早在四千多年前,中國就已經知道利用蠶絲來製成絲線,並製作簡單的紡織物。現在蠶絲除了作為高級服裝材料之外,還可以經過各種加工而有其他新的用途。

但是對材料科學家而言,為了要改變蠶絲的性質,主要是利用各種物理或化學方法來改變蠶絲的特性。另外一種方法的概念就更簡單了。既然蠶絲是由蠶寶寶吐出來的,那麼改變蠶寶寶的飲食配方,說不定也可以改變吐出來的蠶絲的特性,讓蠶直接吐出不同成份的蠶絲。這種方法並不是憑空得來。科學家已經在蜘蛛上試過類似的方法,並且已經證明這是個可行的方法。

所以北京清華大學的張盈盈團隊決定改變蠶寶寶的每日餐點,在桑葉上噴上濃度為百分之零點二的石墨烯或是碳奈米管溶液然後讓蠶寶寶跟平常一樣吃掉這些加料桑葉,吐絲結繭。目前看起來似乎對蠶寶寶沒有明顯的不良反應。

Credit: ACS
Credit: ACS

他們對這些加料蠶絲進行了測試,結果發現這些吃了碳奈米管或是石墨烯的蠶寶寶,蠶絲的延展性比一般蠶絲大了百分之五十。而且如果把蠶絲加熱到1050度讓蠶絲碳化的話,會發現蠶絲是可以導電的。這表示加在桑葉上的這些新口味的確改變了之後蠶絲的性質,幾乎相當於是製造出了超級蠶絲。

只是對科學家來說,他們目前還搞不清楚蠶寶寶是怎麼把這些碳奈米管或是石墨烯在他們體內與蠶絲的成份結合在一起。但是這個方法已經受到相當大的重視,因為這可表示可能可以用這種很簡單的方法來大量製造更高強度的蠶絲,進而應用衣物或是醫學材料中。而這蠶絲會有導電性的新性質,或許可能讓未來的衣物有機會跟電子元件整合在一起,而成為智慧衣。

看來材料科學家大概會開始餵蠶寶寶吃各種奇怪的材料,看看會不會出現另一種超級蠶絲。

原始論文
Feeding Single-Walled Carbon Nanotubes or Graphene to Silkworms for Reinforced Silk Fibers, Nano Letters (2016).
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597

參考資料
PHYS.ORG: 2016/10/11: Silkworms fed carbon nanotubes or graphene produce stronger silk
--
作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

加入好友

人瀏覽過