Tằm nhả tơ tạo lụa thông minh siêu biền bằng cách nào?

Người ta làm được việc đó bằng cách cho những con tằm ăn graphene hoặc các ống nano carbon đơn vách. Thế hệ lụa siêu bền được sản xuất bởi những con tằm có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tạo quần áo bền bỉ, vật liệu cấy ghép tự phân hủy, cũng như các thiết bị điện tử có thể mặc được và thân thiện với môi trường.

Trước đó, các nhà nghiên cứu cũng đã từng bổ sung thuốc nhuộm, chất kháng khuẩn, polymer dẫn điện, và các hạt nano vào lụa; hoặc bằng cách xử lý lụa thứ phẩm với các chất phụ gia, hoặc trong một số trường hợp, họ cho tằm trực tiếp ăn các chất phụ gia này. Tằm là ấu trùng của loài bướm tằm, tơ mà chúng nhả ra được sản xuất từ sự hòa trộn của một loại protein có trong tuyến nước bọt.

Để làm ra lụa được gia cố bởi carbon, Yingying Zhang và các đồng nghiệp đến từ Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh, Trung Quốc) đã cho tằm ăn lá dâu được phun một dung dịch lỏng có chứa 0,2% (tính theo trọng lượng) các ống nano carbon hoặc graphene, sau đó họ thu hoạch tơ được tằm nhả ra, tương tự như quy trình sản xuất lụa truyền thống. Việc tinh chỉnh tơ tằmđòi hỏi phải hòa tan chúng vào các vật liệu nano, trong những dung môi hóa chất độc hại, sau đó những hóa chất này sẽ đi theo vào lụa thành phẩm. Do đó, phương pháp cho tằm ăn được cho là đơn giản và thân thiện hơn với môi trường.

Trái với lụa thường, "lụa carbon” bền hơn gấp đôi và có thể chịu được áp lực cao hơn ít nhất 50% trước khi bị làm hỏng. Nhóm các nhà khoa học nói trên đã tiến hành nung nóng các sợi tơ ở 1050°C để carbon hóa protein tơ tằm, sau đó nghiên cứu tính dẫn và cấu trúc của chúng. Lụa tăng cường có khả năng dẫn điện, không giống như lụa thông thường. Sử dụng phương pháp phổ tán xạ Raman và kính hiển vi điện tử, các nhà khoa học nhận thấy các sợi tơ carbon tăng cường có cấu trúc tinh thể được sắp xếp có thứ tự hơn nhờ sự kết hợp của vật liệu nano.

Hiện nhóm nghiên cứu vẫn chưa hiểu được cách thức mà những con tằm có thể kết hợp các vật liệu nano trong tơ mà chúng nhả ra. Phó giáo sư Zhang cho rằng đó có thể là điều mà các nhà sinh học muốn nghiên cứu trong tương lai.

Công trình này cung cấp một "cách dễ dàng hơn để sản xuất sợi tơ có độ bền cao trên quy mô lớn", Yaopeng Zhang - nhà khoa học vật liệu tại Đại học Donghua (Thượng Hải, Trung Quốc), người từng cho tằm ăn các hạt nano titan dioxide để chúng tạo ra lụa siêu cứng với khả năng kháng tia cực tím, cho biết. Theo ông Yaopeng Zhang, khả năng dẫn điện của lụa carbon có thể phù hợp để tạo ra vải thông minh với các cảm biến bên trong, cho phép chúng đọc các tín hiệu thần kinh của người mặc.

Theo Tinhte.vn