Artificial superstrong silkworm silk surpasses natural spider silks

丝绸 蜘蛛丝 结晶度 材料科学 高分子科学 纺纱 极限抗拉强度 复合材料 韧性(矿物学) 纤维
作者
Jingxia Wang,Tiantian Fan,Xi Li,Xiaoxia Hu,Weidong Huang,Wensu Yuan,Zhi Lin
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:5 (12): 4396-4406 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.matt.2022.08.028
摘要

Silks are protein-based biopolymers with unique combinations of different physical properties. Silkworm silk is the most well studied due to its abundance and good mechanical behaviors. However, silkworm silk exhibits a weaker strength than the strongest natural silk, spider dragline silk, which is difficult to be produced on a large scale. Here, a facile strategy is developed for spinning superstrong silk fibers in a metal-ion coagulation bath using regenerated silkworm fibroins. The tensile strength of the artificial silk reaches ∼2.0 GPa, more than 70% higher than the average tenacity of dragline silks. It also exhibits an average Young’s modulus of ∼43 GPa, significantly higher than any known natural silks. Structural investigation indicates that the extraordinary strength may be ascribed to high crystallinity and small nano-crystallites formed in the artificial fiber. Incorporation of Zn2+ ions into the fiber during spinning and post-spinning drawing processes may also contribute to its excellent mechanical properties.
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