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  蠶吐絲的過(guò)程是“綠色”制造的典范，桑蠶僅通過(guò)調(diào)節(jié)離子、pH值和剪切拉伸，就能在普通自然環(huán)境下將絲蛋白加工為力學(xué)性能優(yōu)異的蠶絲。整個(gè)過(guò)程不需要高溫高壓，也不需要有機(jī)溶劑和復(fù)雜的溶解紡絲流程。因此破譯蠶的紡絲機(jī)制，清晰理解蠶絲的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)合成高性能化學(xué)纖維有重要的啟發(fā)作用。

圖 3 不同條件下的絲蛋白原子力顯微鏡圖像。(A)-(B)模擬絲腺體溶液的圖像及(C)高度數(shù)據(jù)和(D)長(zhǎng)度分布。(E)桑蠶絲腺體中的絲蛋白溶液的圖像。(F)90處理6h后的較高濃度（0.001%wt）絲蛋白溶液。(G)高度數(shù)據(jù)和(H)長(zhǎng)度分布。(I)，(L)160水熱后的絲蛋白溶液(J)，(K)對(duì)應(yīng)的高度數(shù)據(jù)。

  隨后他們使用之前工作中開(kāi)發(fā)的纖維網(wǎng)絡(luò)分析程序FN-DLS (Nanoscale, 2022, 14, 5044)，從原子力顯微鏡圖像中提取網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計(jì)算絲蛋白分子和網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)特征。在單纖維水平上，絲蛋白分子的持續(xù)長(zhǎng)度平均約為63 nm，與輪廓長(zhǎng)度和網(wǎng)絡(luò)的孔徑尺寸(54 nm)相近，屬于半柔性纖維。在網(wǎng)絡(luò)水平上，絲蛋白網(wǎng)絡(luò)的平均交聯(lián)數(shù)為2.98，分形維數(shù)為1.60，網(wǎng)絡(luò)處于幾何逾滲，尚未達(dá)到剛性逾滲。這暗示絲蛋白網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以作為一個(gè)整體對(duì)應(yīng)力做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)從無(wú)序網(wǎng)絡(luò)向高度取向排布的轉(zhuǎn)變。

 視頻 2 絲蛋白網(wǎng)絡(luò)的剪切變形模擬

  綜合分析后提出：在儲(chǔ)存過(guò)程中，無(wú)序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以防止絲蛋白過(guò)早聚集、組裝、結(jié)晶和凝膠化；在紡絲過(guò)程中，幾何逾滲有利于網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部張力和剪切流的快速響應(yīng)，利于高度有序的向列結(jié)構(gòu)形成，有助于液晶相和反平行β-折疊的形成。因此，它會(huì)促進(jìn)絲蛋白在紡絲過(guò)程中從無(wú)序狀態(tài)到有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，以及從溶液態(tài)到固體纖維的轉(zhuǎn)變。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00105