Ничего не подозревающие шелкопряды поедают листья шелковицы, опрыснутые двухпроцентной взвесью графена
Тутовый шелкопряд — относительно крупная одомашненная бабочка, которую китайцы как минимум 5000 лет используют для производства шёлка (вероятно, после нескольких столетий или тысячелетий селекции). Долгое время Китай был мировым монополистом, поставляя красивую ткань в Европу по торговому пути, который назвали Шёлковым путём. Потом византийцы выкрали яйца шелкопряда, а затем и европейцы добыли их благодаря крестовым походам.
Впрочем, здесь не о хитрых китайцах с их тысячелетними бизнес-планами, а об уникальном материале, которым является шёлк сам по себе. Это натуральный белок, один из самых прочных в природе. Волокно состоит на 75% из фиброина и на 25% из серицина. Под микроскопом заметны две параллельно идущие нити фиброина с комкообразными налётами серицина. Кроме них, в шёлке присутствуют воски и жиры, а также минеральные вещества. Ширина шёлковой нити 32 мкм, длина может достигать 1,5 километров. Разрывное напряжение около 40 кгс/мм2.
Шёлк — выдающийся материал, и учёные предпринимали неоднократные попытки улучшить шёлковое волокно с помощью различных функциональных компонентов, таких как краски, флуоресцентные протеины, антимикробные средства, наночастицы металлов/полупроводников, а также электропроводящие полимеры.
Для модификации шёлкового волокна применяется две основные стратегии: модификация готовой нити и обогащение материала в процессе его производства (пищеварения) внутри шелкопряда. Первый из этих техпроцессов довольно сложный, многоэтапный и требует применения ядовитых реагентов. Для сравнения, недавно изобретённый способ обогащения шёлка внутри шелкопряда — вполне экологически чистый и относительно простой процесс. Нужно только посадить шелкопрядов на диету.
Учёные с химического факультета и центра нано- и микромеханики Университета Цинхуа (Пекин) предложили новый способ обогащения шёлкового волокна с помощью углеродных нанотрубок и графена.
Углеродные нанотрубки и графен обладают великолепными механическими характеристиками и широко используются в производстве высокопрочных материалов. Было несколько попыток добавить углеродные нанотрубки в шёлк путём модификации готовой нити или добавления в рацион шёлкопрядов. Похожие опыты проводились с пауками. В прошлом эксперименте шелкопрядам скармливали многостенные нанотрубки диаметром около 30 нм. Сейчас китайские учёные логично предположили, что для пищеварительной системы шелкопрядов и внедрения в структуру фиброина гораздо более приемлемыми окажутся не многостенчатые, а одностенчатые нанотрубки диаметром около 1-2 нм. Забегая вперёд, они не ошиблись.
Кроме одностенчатых нанотрубок, учёные решили скормить шелкопрядам ещё и графен, тоже потенциальный упрочнитель. Чтобы скормить материалы животным, учёные применили простой метод: они распылили взвесь с одностенчатыми нанотрубками и графеном на листья шелковицы, которыми питаются шелкопряды — а потом собрали продукт из кокона.
Опыт завершился успехом. Диета шелкопрядов с добавками одностенчатых нанотрубок и графена привела к получению шёлковой нити с улучшенными свойствами. Нить получена естественным натуральным путём из кокона, как и обычная шёлковая нить.
Учёные изучили спектры комбинационного рассеяния шёлкового волокна и экскрементов шелкопрядов — и подтвердили в обоих случаях внедрение углеродных нанотрубок в шёлковое волокно. Они также проверили, насколько изменились свойства волокна после внедрения углеродных нанотрубок.
На иллюстрациях показана схема эксперимента, фотографии коконов, полученных после кормления шелкопрядов листьями шелковицы с нанесённой взвесью нанотрубок концентрацией по массе 0,2% и 1,0% и взвесью графена с концентрацией 0,2% и 2,0%. Показаны фотографии со сканирующего электронного микроскопа для каждого образца шёлковой нити и диаграмма с характеристиками растяжимости нити
Другие механические характеристики улучшенных шёлковых волокон показаны в таблице: разрывное напряжение, максимальное растяжение до разрыва и модуль упругости.
Как понятно из таблицы, предстоит провести ещё ряд экспериментов, чтобы найти оптимальную концентрацию углеродных нанотрубок и графена в диете шелкопрядов, чтобы у них получались нити большей прочности. Мы видим, что диета с более слабой концентрацией SWNT1-S и GR1-S привела к производству волокна с гораздо лучшими свойствами, чем диета с более высокой концентрацией SWNT2-S и GR2-S.
Неудивительно, что после добавления графена и углеродных нанотрубок шёлковая нить стала проводником электричества. У лучшего образца шёлка с частицами графена электрическая проводимость составила довольно высокие 120 сименс на сантиметр. Такой шёлк можно использовать в электронике. Удобно запитывать носимые гаджеты, вшитые прямо в шёлковую одежду. Собственно, и светящуюся ткань сделать достаточно просто.
На фотографиях с просвечивающего электронного микроскопа хорошо видно, что шёлковые волокна с глеродными нанотрубками (посередине) и графеном (внизу) гораздо лучше структурированы, чем обычный шёлк (вверху).
Научная статья опубликована 13 сентября 2016 года в журнале Nano Letters (doi: 10.1021/acs.nanolett.6b03597).
Поделиться с друзьями
MoscowBrownBear
Предлагаю дать корове сена с графеном и получить токопроводящее молоко!
cry_san
Там и так воды хватает — как отличного проводника.
MurzikFreeman
С графеном всё становится лучше!
MaxAlekseev
Если благодаря графену удастся запитать блютуз… тогда наступает синергетический эффект, т.к. всем известно, что с блютузом тоже все становится лучше. Имеем лучше в квадрате.
Abiboss
Пусть коровы раздают Wi-Fi! Вместо антенн — рога!
volos
будем скармливать коровам старые роутеры.
Двойной профит.
1 Коровы начнут раздавать wi-fi
2 простая переработка старых роутеров
SemperFi
немедленно вспомнилась МВА-шутка — чтобы корова меньше ела и больше давала молока — ее надо меньше кормить и больше доить…
Templton
Жаль только, что вода — не проводник, да.
Psychosynthesis
Но с раствором солей — вполне себе.
compilator
Вода — диэлектрик.
miha2
Тогда почему при падении фена в ванну человека может убить током?
rbobot
Потому что не может.
St_androsik
Не вводите людей в заблуждение, вполне себе может и покалечить и убить: http://www.discovery.com/tv-shows/mythbusters/videos/appliances-in-the-bath-minimyth/
d1f
Потому что вода грязная.
Qubc
Потому что фен тяжелый.
SkyBB
И невероятно прочную навозную лепешку.
forgot10
А потом этими лепешками можно удобно и прочно заделать дыры на дорогах!
bazil11
Модифицированный графеновый коровяк?
Brenwen
Модифицированные коровы-асфальтоукладчики!
PretorDH
автматизированное стадо — дорогоукладчик.
vconst
Судя пот всему, у нас и так заделывают дыры на дорогах — навозом, а не асфальтом. Так что — ничего новго
DenimTornado
Боевой гномий хлеб?))
Knite
DrPass
Я попробовал, работает. Я съел бутерброд с графеном, и получил Core i5-6400. Единственная проблема, он очень болезненно выходит.
eugenius_nsk
Концентрация графена слишком большая, попробуйте уменьшить до 0.2%
DrPass
Боюсь, тогда может получиться AMD FX-8350, а у него ножки есть. Это ещё хуже будет.
eugenius_nsk
Не бойтесь, чтобы ножки получились, надо добавить в диету микрочастицы золота, железа и никеля.
ffs
Но в человеке и так есть немного всяких металлов, вдруг они сами нарастут?
geisha
Смотрите чтобы весь сокет не нарос.
BubaVV
Это еще хорошо, что не AMD. Там ножки на процессоре
alexkunin
Попробуйте запивать — на выходе будет без кулера, должно пойти значительно легче.
cru5ader
Уже придумали)
Keroro
0.008 Ом на см значит? Неплохо, да.
igruh
Одежду с подогревом можно делать.
Fuzzy_Waters
Так то кожа неплохо проводит тоже, так что в любом случае подкладка понадобится как внутренняя, изолирующая от тела, так и внешняя изоляция от дождя и других тел и т.д.)
https://geektimes.ru/post/264708/ обошлись без шелка с графеном
Smbdy_kiev
Удельное сопротивление в 8000 раз больше, чем у железа… Думаю, не очень хорошая одежда с подогревом выйдет… Я так понял, что всё-таки приследовались цели улучшить механические свойства. Хотя, приведена проводность. Может, если прыскать листок сигментно, получим что-то вроде p-n перехода? В общем, впечатление недосказанности присутствует.
Bedal
ну, не ЛЭП же из этого шёлка строить. А вот статика накапливаться не будет — уже профит.
batja84
Этим же грешит одежда из синтетических материалов, с хлопком и шёлком таких проблем не наблюдалось.
Bedal
С шёлком не наблюдалось? Ещё как! И с шерстью, кстати, тоже.
Если никогда не имели дело с натуральным шёлком — вот цитата (выделение моё):
>на примере стеклянной палочки или пластмассовой линейки. Потрите их кусочком ткани (линейку лучше шерстяной, стекло — шелковой). Они все станут «волшебными»—наэлектризуются и будут притягивать маленькие кусочки бумаги, пушинки, вату
Источник: https://murzim.ru/jenciklopedii/bolshaja-detskaja-jenciklopedija/10147-svoystva-naelektrizovannyh-tel.html
batja84
Я когда написал, через пару часов вспомнил про шерсть и подумал, что фигню сморозил. :)
S_K_L
120 ом так и выходит!
LadyN
Интересно было бы узнать, как такая диета влияет на продолжительность жизни шелкопряда…
solariserj
Кокон — смерть шелкопряда, (эволюция во что-то другое)
Color
В шелковые нити собственно :)
ne0dim
Никак не влияет, так как раз шелкопряд окуклился, то он свой жизненный цикл завершил. А при добыче нити их все равно варят живьем, чтобы не резать ценный продукт и не укорачивать нить.
UncleStark
Варят? Разве не паром обрабатывают?
ne0dim
Мне рассказывали, что в итоге все равно варят. Есть вот такое описание:
ссылкаtweesty
есть много способов, паром, током, радиацией, химией и т.д
synka
Коконы разматывают? А как кончик находят?
MnogoBukv
Кончик шелкопряда?
DimmiSfai
У графеновых на нем штекер USB…
DistortNeo
А как быть с токсичностью углеродных трубок и графена?
u010602
Очень часто токсичность в наше время имеет период воздействия в 30 и более лет. А шелкопряд живет много меньше года. Если кокон успел сделать значит токсичность приемлемая. А нить клейкая, частички там связаны и думаю угрозы личинке не представляют. Тут надо на птиц смотреть которые могут поедать гусениц тоннами.
Camel
Видимо вопрос был о другом. При распылении графеновой взвеси часть её попадёт на почву или стебли, из которых потом сделают компост, который может оказаться совсем на другом поле. Нет ли в этом опасности? Не перестанут ли расти растения на поле подвергшемуся графеновому поливу? Не опасен ли для человека шёлк от графеновых шелкопрядов?
Idot
В отличие от асбеста, графен может покинуть лёгкие химическим путём.
Последствия будут примерно как в Пекине от вдыхания смога от угольных электростанций.
DistortNeo
Но период полувыведения у него все равно долгий (годы).
LadyN
При длительном контакте с кожей и графен, и нанотрубки вызывают раздражение, так как удаляют жир с поверхности кожи, так что количество этих веществ в одежде из шёлка должно быть регламентировано.
ClearAirTurbulence
Это еще вопрос, т.к. в нитях он в связанном виде, и свойства свободного графена\нанотрубок могут не проявляться.
LadyN
Со временем, под воздействием ультрафиолета и влажности, «композит» может разрушаться и высвобождать графен/нанотрубки.
areht
> двухпроцентным раствором графена
Как страшно жить
Camel
«Раствором графена»? Вы это серьёзно? Графен, нанотрубки и прочий углерод не растворяются в воде, образуют взвесь.
alizar
Ну да, разумеется. Спасибо за замечание, поправил.
stokker
За такие опыты ученым руки надо отрывать…
Xandrmoro
Зачем?
stokker
Чтобы быть человеком.
Jogger
Угу-угу, а ещё мерзкие люди убивают несчастных животных и растения. Предлагаю вам избегать общества этих мерзких людишек — уйдите в тайгу, без одежды, лекарств и инструментов. Питайтесь падалью и плодами деревьев (не забывая косточки выплёвывать — это будущая жизнь!). Если будет досаждать гнус — не убивайте, они тоже живые, и тоже чувствуют боль. Стоит ли говорить что убивать животных и обламывать ветви и стебли растений тоже не стоит? Только так вы будете настоящим человеком, подлинным примером для подражания.
stokker
Демагогия — признак негодяев.
u010602
Почитал ваши коментарии под другими статьями. И мне кажется, что как раз демагогия ваш конек. Вы не развиваете своих идей, подводите других вам задавать вопросы, выяснять что-же у вас в голове, но вы ведь не скажите. Будете держать интригу. Если вы против того что делают с шелкопрядами, не поленитесь распишите свое виденье, против чего именно вы против, и как вы видите мир без этого. Промоделируйте результаты своих ощущений, если они вас устроят — опишите и озвучьте. Пускай это будет простыня, кому интересно — тот прочтет.
А так это типичный пук в лужу, типа я вот не такой, я жалею шелкопрядов и не люблю людей. А по факту обычный человек, живущий обычной жизнью. Не стоит превозносить себя лишь на основании своих ощущений и эмоций, нужны поступки.
Jogger
Можете называть правду демагогией сколько угодно, но это будет демагогия.
saboteur_kiev
Гринпис за права насекомых, червей и бактерий?
Так нужно помнить, что эти товарищи и так на планете в большинстве…
unwrecker
О! Так можно будет вместо шапочки из фольги носить нормальную шелкографеновую?! :)
Kirillko312
таки лучше носить шапочку с подкладкой из фольги
Arlekcangp
и заземлять обязательно иначе она превращается в антенну
Kirillko312
Где-то видел обсуждение такое, что-то типа:
vconst
Неудобно же — фольга будет череп царапать
Kirillko312
Можно между слоями вшивать
Shamus
Ай да молодцы китайцы :). Их шелкопряды производят настолько похожие нити, что их фото неотличимы вплоть до уровня артефактов. Сравните Fig 1 d, f и g
zunzon
Ну я бы так не говорил, что шелкопряды ничего не подозревают…
paulkan
Интересно было бы заменить кабель в наушниках на такую нить. Вот только как к контактам припаять?
QWhisper
Какой простор для аудиофильных компаний, можно производить кабеля с помощью шелкопряда, раскручивая установку с листьями для более гармоничного создания нити.
Emil2014
Что-то становится похоже на самый дорогой сорт кофе, который получают из американских белок
Zenitchik
Из циветт. Это даже близко не белка. И не американских, а индонезийских.
safari2012
Ещё из слонов похожий напиток «добывают».
Tachyon
И не только кофе :)
http://hrenovina.net/10967
BelyaevAG
Надо ещё эту установку рядом с источником белого шума ставить. Так сама нить будет лучше проводить в большем диапазоне частот.
geisha
Надо застваить шелкопрядов слушать соответствующий репертуар. Будет целая серия разных кабелей для разной музыки, хотя постойте… OH SHI--
karabox
тут еще важно что бы нити шелкопряда были от близких «родственников» c северного склона горы и «направлены» в одну сторону =)
ItsGreyDay
Токопроводящий клей? Правда с таким сопротивлением идея кажется не очень.
mediakotm
Космический лифт стал чуточку ближе.
Vnuchok
На баш, что ли, эти каменты запостить?)))
alizar
Они и так каждый день Geektimes цитируют. :D
mypomacca
Это ведь очень крутая статья, исследования в этой области очень перспективные, все дело в стоимости производства такой ткани. Народ затралил жестко)) на баше сегодня эти комменты точно всплывут, инфа 100ка))
naneri
«Ничего не подозревающие шелкопряды поедают листья шелковицы, опрыснутые двухпроцентной взвесью графена», скоро начнут подозревать…
Vnuchok
на деревьях с шелкопрядом можно гирлянды делать и чтоб горели))
frol_aleksan
Чтобы горели, надо еще нано-светодиодами опрыскать