一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维及其制备方法技术

一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维及其制备方法。所述人造蜘蛛丝是由丙烯酸和二氧化硅纳米粒子聚合形成水凝胶纤维，而后通过水蒸发诱导纤维自组装而生成的。该人造蜘蛛丝由具有核壳结构的水凝胶纤维组成，其力学性能可通过离子掺杂和加捻进行增强。纤维的拉伸强度为895MPa，可拉伸性为44.3％，可实现与蜘蛛丝相当的机械性能。该材料还具有370MJ m

Hydrogel fiber of artificial spider silk and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维及其制备方法
本专利技术属于仿生领域，特别涉及一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维及其制备方法。
技术介绍
蜘蛛丝是一种天然的水凝胶纤维，具有特定的性能组合，即高强度，大延伸率和高阻尼能力，与其他纤维材料相比具有更高的韧性。先前的研究表明，蜘蛛丝具有核壳结构，芯是一个由塑性外层包围的弹性核，是提供丝线机械性能的关键部分，而外层则提供了一些抵抗外界环境影响的保护。模仿蜘蛛丝的结构特性，设计出新颖的新型纤维材料，并将其应用于减震和吸收能量等领域中，例如高层逃生绳、救生网等，在实际生活中具有重要的意义。目前，在使用人造纤维来再现蜘蛛丝优越的机械性能方面，已经取得了一些成果。由CNT和丝蛋白制成的CNT复合纤维显示出600MPa的断裂强度，断裂应变为73％，韧性为290MJm-3。超分子水凝胶纤维显示出193MPa的断裂强度，断裂应变为18％，韧性22.8MJm-3。基于再生丝蛋白的人造丝纤维是研究最广泛的，获得优异的机械性能(断裂强度1.34GPa，断裂应变36％和韧性334MJm-3)。尽管这些基于再生丝蛋白的纤维具有天然蜘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维，其特征在于，所述纤维是由丙烯酸和二氧化硅纳米粒子聚合形成的水凝胶纤维，而后通过水蒸发控制的聚丙烯酸水凝胶的自组装制备而成的具有核壳结构的人造蜘蛛丝纤维，包括离子掺杂、加捻和核壳结构的特点；所述核壳结构是由透明的芯和不透明的壳组成，从材料学的角度来看，纤维的核和壳都是由相同的聚合物丙烯酸和二氧化硅纳米粒子组成，相较于核来说，壳具有较少的水含量，随着纤维暴露在空气中的时间延长，芯逐渐减少，而壳的厚度逐渐增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种人造蜘蛛丝的水凝胶纤维，其特征在于，所述纤维是由丙烯酸和二氧化硅纳米粒子聚合形成的水凝胶纤维，而后通过水蒸发控制的聚丙烯酸水凝胶的自组装制备而成的具有核壳结构的人造蜘蛛丝纤维，包括离子掺杂、加捻和核壳结构的特点；所述核壳结构是由透明的芯和不透明的壳组成，从材料学的角度来看，纤维的核和壳都是由相同的聚合物丙烯酸和二氧化硅纳米粒子组成，相较于核来说，壳具有较少的水含量，随着纤维暴露在空气中的时间延长，芯逐渐减少，而壳的厚度逐渐增加。


2.根据权利要求1所述的水凝胶纤维，其特征在于，所述核壳结构上的芯是弹性的，可拉伸的；壳是非弹性的。


3.根据权利要求1所述的水凝胶纤维，其特征在于，所述加捻是将纤维一端固定在电机上，另一端挂一小重物使其扭转的过程，通过加捻，纤维变平，内部的芯变得不透明；加捻密度为1-7turn/mm。


4.一种权利要求1所述人造蜘蛛丝的水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将20mM乙烯基三乙氧基硅烷加到30g水里搅拌12h，直至油状液滴消失，变成透明的乙烯基硅烷溶液；
步骤2：将步骤1制备的乙烯基硅烷溶液稀释到质量浓度为0.1％-0.5％；
步骤3：取0.16M丙烯酸与18ml步骤2稀释过的乙烯基硅烷溶液搅拌均匀，加入金属离子，加入引发剂过硫酸铵0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘遵峰，何文倩，窦园园，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12