Традиционные методы переработки шелка требуют растворения волокон до отдельных молекул фиброина с последующим формованием. При этом теряется природная упорядоченность и прочность исходных нитей. Исследователи из Университета Тафтса, Имперского колледжа Лондона и Мичиганского университета пошли другим путем: они удалили только внешний клейкий слой, серицин, мягким раствором карбоната натрия. Затем неповрежденные волокна выровняли в одном направлении и подвергли горячему прессованию, пишет IE.
Шелковое волокно — это природный композит. У него есть подвижная, аморфная фаза (белковые цепи без строгого порядка) и кристаллические домены — уложенные в стопку листовидные структуры, отвечающие за прочность. При нагреве аморфная фаза размягчается и «склеивает» соседние волокна, а кристаллиты остаются нетронутыми, сохраняя механическую жесткость и гибкость. Оптимальный режим — температура 125–215 °C и давление от 1900 до 9800 атмосфер.
Микроструктура сплавленного шелка напоминает древесину: пучки выровненных волокон, скрепленных между собой, эффективно распределяют нагрузку. По прочности на разрыв и ударной вязкости материал превосходит кость и дерево, почти догоняя кевлар. Более того, он показал более высокую баллистическую стойкость, чем некоторые армированные углеволокном полимерные композиты — то есть может потенциально использоваться в производстве средств индивидуальной защиты.
Испытания на животных показали, что сплавленный шелк вызывает лишь слабый иммунный ответ, который со временем затухает. Изменяя условия прессования, можно контролировать скорость биоразложения: менее плотные образцы постепенно прорастают клетками и рассасываются, а более плотные остаются стабильными дольше. Это делает материал кандидатом на роль ортопедических имплантов — пластин, винтов, фиксаторов для переломов, которые со временем заменятся собственной тканью, не требуя второй операции по удалению.
Кроме того, ученые обнаружили, что сплавленный шелк способен поляризовать терагерцовое излучение — те самые волны, которые используются в сканерах аэропортов, медицинской визуализации, системах химического анализа и системах связи стандарта 6G.
Международная группа исследователей разработала пару лет назад настраиваемые транзисторы на основе шелка и графена. Эти транзисторы могут использоваться в электронных и вычислительных устройствах, обеспечивая адаптивную работу схем в реальном времени.
