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丝绸具有易于染色且触感柔软的特点,但同时也具备易燃、易磨损、易断裂的缺点。不同于通过种植获得的棉,通过养蚕获取的蚕丝很难实现无限量的大规模生产。科学家们为了改善丝绸的特性,尝试过许多方法。例如,在蚕丝中混入其他纤维纺织丝绸,或者在染料中加入各式各样的物质进行染色等。但都没能获得理想的效果,反而还影响了丝绸本身的特性。
张教授的研究团队没有采用改变蚕丝性质的思路,而是直接研究如何让蚕生产出全新的蚕丝。首先他们在养蚕的饲料——桑叶表面喷洒的水中添加了0.2%左右的碳纳米管与石墨烯。这两种物质都是碳原子呈六角形蜂巢结构相连接的物质。呈现很小的管状形态的是碳纳米管,呈薄板形态的是石墨烯。两者都具备极佳的导电性,且强度可以达到钢铁的200倍。除了改变饲料以外,其他所有的饲养方式均与传统的方式一致。
实验结果显示,以这种方式饲养出来的蚕吐出来的丝不仅比普通的蚕丝要细,而且强度是原来的两倍,提高了50%以上。“超级蚕丝”是可以人为制造的。研究团队解释称,给蚕喂食的碳纳米管与石墨烯混合在了蚕丝中,从而改变了蚕丝的特征。超级蚕丝加热到1050度也不会燃烧。张教授表示:“如果用超级蚕丝制作服饰,可以达到类似于由合成纤维与保护材料制成的防弹、防火服的效果。”不仅如此,超级蚕丝因为受到碳纳米管与石墨烯的影响,还具备了普通蚕丝没有的导电性。这就意味着用超级蚕丝可以制作出能够运行各种电子仪器,或者对其进行充电的“智能服饰”。