천연 잠사 섬유 응용 새로운 방향: 야생 참잠사 / 탄소 섬유 혼합 재료

北京时间2019年8月22日，《自然·通讯》(Nature Communications)在线刊登了北京航空航天大学管娟副教授课题组的最新研究成果“野生柞蚕丝/碳纤维混杂构建抗冲击复合材料”(Integrating tough Antheraea pernyi silk and strong carbon fibres for impact critical structural composites)[1]，首次将野生柞蚕丝和碳纤维混杂作为强韧相，构建了一系列高刚性、高强度的环氧树脂基体复合材料，实现了两种高性能纤维的完美结合，并为天然蚕丝纤维的应用开辟了全新的方向。

글의 첫째 저자는 양강 박사, 제1통신자는 자료과학과 공정대학, 선진구조자료 및 생물 자료 연구센터 관연 부교수, 깊은 통신자가 미국 캘리포니아대 버클리 분교 로베르트 리트치 원사, 복단대 소정교, 일본 화학연구소의 키지나마타 연구원에 참여했다.이 연구는 베이징항공항공우주대 탁월한 백인의 계획과 청년의 뛰어난 인재 계획의 지지를 받았다.

1 중국에서 생산된 뽕누에고치와 누에고치, 양잠사 기능은 각각 방직과 보호누에 해당한다.

대자연은 중국인에게 주는 선물 —야생 참잠사

야생 잠사는 주로 중국 요녕과 산동 등지에서 생산되고, 천만년의 자연 선택을 거쳐 단백질 분자 서열 구조 (과집집폴리아미산 단편), 모인 구조와 나노섬유 구조에 비하면 사미사가 거미 견인사에 가까워'잠사 속의 거미줄'이라고 할 수 있다.이외에도 잠실의 스트레칭 강도는 뽕누에 비해 약간 높다 (보통 에드산소 수지)보다 높지만 150MJ m -3은 삼잠사 ~70MJ m -3 (2)[2][2]보다 더 강인하다.그러나 누에사는 강인화 복합재료를 사용하지 않았다.이 논문은 역학적 성능이 우수한 잠사로 복합재료의 근성과 흡수 특성을 높이고 항공과 자동차 분야에서 경질과 근성, 저항 재료의 선택이 새로운 사고를 제공할 수 있다.

도2. 누에 잠직물의 미시적 형태, b. 상수리잠사 2D 동시 복사 도보면 beta 접은 결정체 구조, c. 잠실 단백분자 구조 표시.

북항에 뿌리를 박은 천연 잠사 복합재료 연구는 옥스퍼드 동물사 전문가 Fritzvollrath 교수는 잠사 섬유 복합 재료가 가장 가능한 응용 분야는 고완충 흡수 수요를 필요로 하는 구조재료로, 군용 헬멧과 풍전기 엽편 등이다.관연 과제팀은 2014년 잠사 섬유 복합재료 (SFRP)를 연구한 결과 [3 -5], 체적 점수가 50%인 뽕 /잠사 섬유 복합 소재의 충격 성능이 우수하고 -50 ℃의 저온성, 린넨 섬유는 잠사 복합재료의 역능을 효과적으로 조절해 잠사 복합 재료의 강성과 강도를 높이고 있다.유독 유인, 대양 피안 의 휴스턴 대학, 유세프K. Hamidi 과제팀도 잠사 섬유 복합 재료를 연구해 잠사 증강체 연구를 위해 더 잘 어울리는 수지 체계 [6].강도와 근성을 겸비한 혼잡섬유 복합재 자사 복합재료가 다수의 고성능 구조재에 비해 강도와 강도가 여전히 부족하다.이 논문 연구원들은 탄소 섬유와 야생 잠사 섬유를 골라 혼잡하고 탄소 섬유 증강, 잠사 증강, 성공적 구축 층 /층 혼합 재료를 성공적으로 구성하여 잠사 섬유 복합 재료는 굽이와 충격 패턴 아래의 근성, 공정 구조재는 강도와 강도에 대한 요구, 연구자들은 경전 혼잡 방식을 깊이 연구했다.

고인성 참잠사.

산업화를 향한 전면적인 성능 평가

이 논문 연구원들은 공정 재료의 연구는 결국 산업화의 응용을 가리키기 때문에, 그들은 잠사 /탄소섬유 섞인 복합재료의 성능에 대해 전면적인 평가: 당겨, 굽이굽이, 층간 가위, 충격, 동태 역학 열분석, 흡수 노화 행위, 연변, 굴곡 변화 등이 있다.풍부한 실험 데이터는 교체층 잠사 /탄소 섬유 섞인 복합재료가 모든 혼잡재료에서 가장 좋은 섬유 -기체 인터페이스 2배, 같은 부피 탄소 섬유 복합 재료의 충격 강도를 보여, 우수한 종합력학 성능을 표현해 천연 섬유 복합재료 산업화를 위한 응용 전망을 보여줬다.

도 4. 저항 충격 성능 지표, b. 각 역학 성능 지표 레이다. CFRP: 탄소 섬유 증강 복합 재료, 5C5S -1: 층층이 교체된 섬유 /탄소 섬유 섞여 복합 재료, SFRP: 작잠사 섬유 강화 재합 재료.

https: www.nature.com /articles /s41467 -11520 -2

참고 문헌:

[1]Yang K, et al, Nature Communications, 2019, 10, doi.org /10.1038 /s41467 -019 -11520 -2.[2]Fu C et al. Advanced Functionnal Mterials 2015, 21 (4): 729- 737.[3 Yang K et al. Metal. Marterials &Design, 2016, 108: 470- 478, 2015, 2015, 2015, 2015, 108: 470- 470- 477, 212, 2013, YangKet297, YangangKe277...(Yang K ete ale alale & Desestign, 2016, 2016, 108: 470- 477, 108, 108: 470- 470- 477: 470- 477: 470- 470- 470- 477, 2016, 108 -477, 108: 470- 477, 2019, 117:357 -368. [6]Hamidi Y K et al. Matrials. 2019, 11, 215.