基于納米粒子添食育蠶法改性家蠶繭絲.pdf

1、蠶絲由蛋白質(zhì)構(gòu)成，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的生物相容性和可降解性，在紡織、生物醫(yī)藥、組織工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。雖然蠶絲的綜合性能比較理想，但與同為動(dòng)物絲的蜘蛛絲相比，其強(qiáng)度和韌性仍有較大差距。而蜘蛛不易飼養(yǎng)，蛛絲的產(chǎn)量也極低，所以許多學(xué)者致力于改性家蠶絲的研究，希望其力學(xué)性能接近甚至超過(guò)蜘蛛絲。蠶絲本身具有一定的防紫外和抗菌性能，但效果并不十分顯著，限制了蠶絲成為更高附加值的功能性纖維。目前，蠶絲及其制品改性的方法主要有物理改性、化

2、學(xué)改性和共混改性等，但往往存在工序復(fù)雜、成本較高、污染環(huán)境等問題，因此需要新的改性方法。近期研究表明，通過(guò)粒子添食育蠶法可直接制備功能蠶絲，簡(jiǎn)便易行。
　　本文使用二氧化鈦（TiO2）、氧化石墨烯（GO）以及氧化鋁（Al2O3）納米粒子涂覆桑葉育蠶，初步探究其對(duì)蠶絲的影響。結(jié)果表明，添加TiO2、GO納米粒子有助于提高蠶絲的機(jī)械性能。在此基礎(chǔ)上，再分別將TiO2和GO納米粒子加入人工飼料，研究納米粒子的添加量與改性效果的關(guān)系。

3、r>　　研究表明，將納米TiO2加入家蠶飼料中喂食家蠶，家蠶最終可通過(guò)自行結(jié)繭獲得機(jī)械性能和抗紫外能力均有提高的天然蠶絲。由于納米TiO2與絲素蛋白的相互作用，納米粒子易與蠶絲蛋白結(jié)合。傅里葉紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜（Raman）結(jié)果表明，TiO2限制了絲素蛋白由無(wú)規(guī)卷曲和α-螺旋構(gòu)象向β-折疊構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。同步輻射微聚焦X射線衍射（SR-WAXD）和同步輻射小角X射線散射（SR-SAXS）結(jié)果表明，TiO2改性蠶絲比空白蠶絲具有更

4、低的結(jié)晶度、更高的中間相含量和更高的中間相取向度。當(dāng)TiO2的添食濃度為1％時(shí)，所得脫膠絲的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為548±33 MPa和16.7±0.8%，經(jīng)過(guò)紫外光照射3h之后，TiO2-1%脫膠絲的斷裂強(qiáng)度僅下降了15.9%，表明其抗紫外能力也有顯著提升。然而，當(dāng)添食濃度進(jìn)一步增加，蠶絲的機(jī)械性能和抗紫外能力均開始下降。
　　研究表明，將GO加入家蠶飼料中喂食家蠶，利用其優(yōu)異的機(jī)械性能和與絲素蛋白的強(qiáng)相互作用，可提高蠶絲的

5、機(jī)械性能。FTIR和Raman結(jié)果表明，隨著GO添食濃度的增加，絲素纖維的無(wú)規(guī)卷曲/α-螺旋構(gòu)象逐漸增加，β-折疊構(gòu)象含量逐漸減少。SR-WAXD和 SR-SAXS結(jié)果表明，GO改性蠶絲比空白蠶絲具有更低的結(jié)晶度、更高的中間相含量和更低的中間相取向度。當(dāng)GO的添食濃度為0.5‰時(shí)，所得脫膠絲的斷裂強(qiáng)度可提高至508±28 MPa。
　　本研究證明喂食家蠶含納米粒子的飼料可得到改性的蠶絲。該添食育蠶法不會(huì)損害蠶絲的天然品質(zhì)，改性效果