A Protein‐Like Nanogel for Spinning Hierarchically Structured Artificial Spider Silk

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作者
Wenqian He,Dong Qian,Yang Wang,Guanghao Zhang,Yao Cheng,Xiaoyu Hu,Kai Wen,Meilin Wang,Zunfeng Liu,Xiang Zhou,Meifang Zhu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (27) 被引量:74
标识
DOI:10.1002/adma.202201843
摘要

Spider dragline silk is draw-spun from soluble, β-sheet-crosslinked spidroin in aqueous solution. This spider silk has an excellent combination of strength and toughness, which originates from the hierarchical structure containing β-sheet crosslinking points, spiral nanoassemblies, a rigid sheath, and a soft core. Inspired by the spidroin structure and spider spinning process, a soluble and crosslinked nanogel is prepared and crosslinked fibers are drew spun with spider-silk-like hierarchical structures containing cross-links, aligned nanoassemblies, and sheath-core structures. Introducing nucleation seeds in the nanogel solution, and applying prestretch and a spiral architecture in the nanogel fiber, further tunes the alignment and assembly of the polymer chains, and enhances the breaking strength (1.27 GPa) and toughness (383 MJ m-3 ) to approach those of the best dragline silk. Theoretical modeling provides understanding for the dependence of the fiber's spinning capacity on the nanogel size. This work provides a new strategy for the direct spinning of tough fiber materials.
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