スマートテキスタイル用の柔らかい繊維を製造する生体模倣プロセス

2023 年 8 月 1 日 | ジェラルド・オンドリー著

インテリジェントテキスタイルが効果的に機能するには、強度、伸縮性、導電性が必要です。 しかし、これら 3 つの特性を備えた繊維を製造することは困難でした。

国際研究チームは、クモが糸を紡いで巣を作る方法からインスピレーションを得て、これら 3 つの重要な特性を持つ柔らかい繊維を製造する方法を開発しました。 この研究は、シンガポール国立大学 (NUS; www.nus.sg) デザイン工学部材料科学工学部の助教授 Tan Swee Ching が主導し、Nature Electronics の最新号で報告されました。

合成繊維を製造するための従来の紡糸方法では、高圧、高エネルギーの入力、大量の化学物質、および特殊な装置が必要です。 さらに、得られる繊維は通常、機能が制限されています。 対照的に、クモの糸を紡ぐプロセスでは、室温および常圧で強力で汎用性の高い繊維が形成されます。 クモの糸の形成における 2 つのユニークなステップが特定され、研究チームはそれを模倣することができました。 1 つ目は、高濃度のタンパク質溶液 (シルクドープ) を繊維のストランドに変えることです。 確認された第 2 段階は、外部要因によってドープ内のタンパク質の配置が変化し、シルクドープから液体部分が分離され、固体のシルク繊維が残ることです。 チームは 2 つのステップを再現し、相分離可能アンビエント (PSEA) 紡糸アプローチとして知られる新しい紡糸プロセスを開発しました。

柔らかい繊維は、ジメチルホルムアミドに溶解したポリアクリロニトリル (PAN) と銀イオン (PANSion) からなる粘稠なゲル溶液から紡糸されました。 周囲条件下でゲルを引っ張って回転させると、柔らかい繊維が形成されます。 空気にさらされると、空気中の水分子により、ゲルの液体部分がゲルの固体部分から分離されます。この現象は、非溶媒蒸気誘起相分離効果として知られています。 液滴は重力によって単純に除去されます。