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丝绸变“皮革”,其实很简单

绢制皮革制成的小钱包。

皮革业是一个需求不断增长的庞大行业,每年需要超过38亿张牛皮维持正常运转。尽管皮革制品非常优雅、耐用,但它会对环境造成诸多不利影响,如:森林过度砍伐、水土过度使用、环境污染和温室气体排放。此前,工程师们已经开发出了部分皮革替代品,这类材料主要由石油(聚氨酯)、树皮、菠萝壳、细菌产生的纤维素和胶原蛋白制成。phys.org网站当地时间5月5日报道,美国塔夫斯大学的研究人员发现:丝绸也是可靠的皮革替代品之一。他们将蚕茧中的纤维分解成蛋白质成分,随后加入增塑剂和染料,将其成功重组为类皮革材料。相关研究成果刊登在《材料与设计》杂志中。

这种由塔夫斯大学教授Fiorenzo Omenetto开发的丝制皮革制造工艺具备许多独特的优势:溶解和制造过程只涉及水基溶剂、温和化学品以及室温条件,并且产生的废料大多数是无毒的。通过使用计算机化的3D分层制造技术,研究人员能够在绢制皮革表面打印出规则的微观图案,以调整材料的强度和柔韧性。而通过打印宏观图案和不规则的几何图案,研究人员能够模仿真皮的表面纹理。绢制皮革产品在达到使用寿命后,可以被重新溶解成凝胶状原料,用于制造新的产品。

丝制皮革的物理性质与真正的皮革相似,它不仅可以印上不同的图案和纹理,还能承受折叠、拉伸、金属附件整合等皮革加工工艺。“我们希望更多地依靠天然材料,减少有毒化学物质的使用,同时保持材料性能。”Omenetto说,“通过使用丝绸、从纺织品和农业废物中提取的纤维素、从贝类废弃物中提取的壳聚糖以及其它相对温和的化学物质,我们正在朝着这个目标迈进。”

Omenetto教授团队已经用丝制皮革材料开发了一系列产品,如可植入医疗设备和变色响应建筑材料。研究人员表示,若在丝制皮革中加入环境感应分子,他们还能开发出更多衍生产品。“丝蛋白的优势在于,它拥有成熟的、多用途的化学成分,工程师们可以用它来调整材料质量,并嵌入传感分子等智能元素。”论文作者Laia Mogas-Soldevila说,“因此,虽然还有很多类皮革材料可供选择,但我们认为丝制皮革才是最有潜力的创新设计材料。”

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《材料与设计》

期刊编号:0261-3069

原文链接:

https://phys.org/news/2021-05-leather-like-material-silk-proteins.html

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