Исследователи добились более прочного и менее дающего усадку шёлка, просто изменив рацион шелкопрядов
Ученые разработали простой и экологичный способ улучшения прочности и размеров стабильности шёлка: кормить шелкопрядов пищей, обогащённой растительным волокном. В новой работе, опубликованной в Journal of Industrial Textiles, показано, что добавление микроскопических целлюлозных нановолокон (CNF) в рацион гусениц приводит к образованию нити и тканей, которые выдерживают большие нагрузки и меньше садятся при стирке.
Традиционные методы повышения прочности шёлка часто требуют использования токсичных химикатов или дополнительных технологических операций на этапе переработки. Исследователи предложили более простой путь: вводить в рацион шелкопрядов очень малые количества растительных нановолокон. По словам соавтора исследования Хироки Куриты, доцента Тохокуского университета, цель состояла в том, чтобы улучшить свойства шёлка, сохранив его естественные преимущества.
В ходе работы учёные исследовали механические характеристики и поведение при стирке разных уровней структуры шёлка: отдельной нити, скрученной пряжи (из нескольких нитей) и тканого шёлка (из пряжи). Установлено, что прочность отдельной нити увеличилась примерно на половину по сравнению с контролем. Скрученная пряжа и тканые изделия также продемонстрировали прирост прочности, хотя и меньший по величине.
При испытаниях на усадку в результате стирки отдельные нити значительного улучшения не показали. В то же время обычная шёлковая пряжа давала усадку порядка 0,4 процента после стирки, тогда как пряжа, полученная от гусениц, питавшихся CNF, садилась лишь около 0,1 процента. Тканые образцы с армированием целлюлозными нановолокнами сокращали усадку на примерно треть по сравнению с неусиленными тканями.
Авторы отмечают, что полученный материал сохраняет широкий спектр потенциальных применений: помимо модной одежды, шёлк используется в медицине благодаря гладкой поверхности и биосовместимости — например, в хирургических швах и как биоматериал для заживления ран. При этом исследователи предупреждают о возможных компромиссах: повышение прочности может сопровождаться уменьшением гибкости материала, что не всегда приемлемо для приложений, где важны драпировка и комфорт при ношении.
По словам команды, дальнейшие исследования должны оценить эти побочные эффекты и сопоставить их с требованиями конкретных областей применения. Исследование строится на предыдущих работах той же группы, которые уже показывали рост предела прочности волокон у шёлка от гусениц, получавших CNF. Новая публикация расширяет эти результаты до уровня пряжи и тканей и подтверждает, что простое изменение диеты шелкопрядов может стать устойчивым способом получения более функциональных текстильных материалов.