石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝

作者：何文倩; 邸亚; 姜南; 刘遵峰^*; 陈永胜^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2022, 38(09): 158-166.

• 功能纤维
• 聚合物复合物
• 仿生
• 纺丝
• 纳米材料
• 氧化石墨烯
• 缓冲

天然蜘蛛丝是由β-sheet交联的蛛丝蛋白溶剂流入S-型导管后经牵引拉伸形成，它显示了高强度与高韧性的完美结合。其优异的力学性质主要源于它的多级结构：交联、线性排列的纳米组装体以及核壳结构。受此启发，我们合成了一种交联的水凝胶，通过牵引拉丝的方法，制备了交联的、含有取向排列的纳米组装体结构以及核壳结构的凝胶纤维，并通过少量引入二维纳米材料—氧化石墨烯(0.01%)，进一步调控纳米组装体的取向和尺寸，实现了蜘蛛丝般优异的力学性能(断裂强度560 MPa，断裂韧性200 MJ·m-3，缓冲能94%)。这种纤维可以用于高速下落物体的能量耗散和降低冲击力。

• 单位
  药物化学生物学国家重点实验室; 南开大学; 航宇救生装备有限公司