本发明专利技术提供了一种在机械性能方面与蜘蛛丝相匹敌的增强丝纤维，以及一种用于由通常的蚕生产它的成本非常低的方法。该方法规定电场的简单应用，该电场使得相对于普通的蚕丝强度增加超过４０％，以及断裂能增加２００％。关键性的弹性增加到牵拉蜘蛛丝的水平级。所提供的增强丝蛋白质纤维具有与常规丝相同的初级蛋白质结构、纤维直径以及长度。所述制造方法与现有技术中可用的其他方法相比提供了以下优点。假如在广泛的范围内可得到蚕，可以容易地以及节省成本地实现工业规模生产。所提供的方法很大地依赖于蚕丝的现有标准化生产，因此需要低水平的投资。由于不需要额外的化学品，因此所提供的方法较为环保。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种提供改进性能的蛋白质材料，诸如蛋白质纤维， 具体而言涉及一种提供改进的机械性能的增强丝纤维及其形成方法。
技术介绍
诸如由无脊推物种产生的丝纤维等的天然蛋白质材料包括纤维状 蛋白质的分泌物。因此已经进一步提出了多种方法来改进丝蛋白质材 料的机械性能。这些尝试具有的缺陷是昂贵、以不方便使用的形式或 者以没有商业吸引力的量来制造丝蛋白质材料。通常，现有技术着重出的各种络丝规程(reeling protocol)。例如，蚕在络丝期间在某 有限长度之后将咬断和破坏纤维生成，使得不可能通过络丝获得自然 长度的丝纤维。通过基因改变来改进丝蛋白质材料的尝试已经取得有 限的成功或者已经失败，况且它们极为昂贵。蜘蛛牵拉丝是一种机械性能与最好的人造材料相匹敌的高性能纤 维。它可以用来制造防弹背心、降落伞、抗冲击装置和其他高韧性产 品。但是，蜘蛛丝有限的可获得性导致一种生产人造蜘蛛丝的急迫市 场需求。虽然为实现这一目标已经付出许多努力，特别包括基因改变， 但在目前广泛的现有技术中仍没有记载太多的进展。将在本专利技术中教能的增强丝蛋白质材料。从应用的角度值得注意的是，由于蜘蛛丝比 蚕丝在生物降解方面快速得多，所以增强蚕丝在保存期限或储存稳定 性方面优于蜘蛛丝。在现有技术中最需要的是这样的增强丝蛋白质材料，其制造相当 廉价，能够大规模工业生产，需要最普通和易于制造的设备，并且避免现有技术的限制。具体地，此类广受需要的增强丝蛋白质材料应该 在不需要络丝的情况下提供更好的机械性能，同时使得天然丝纤维的 其它所有性能不受影响。具体地，它应该采取措施以得到自然长度的 丝纤维而不损害其增强机械性能。这种产品和制造方法在现有技术中 并不存在，并且这是本专利技术的目的。参考文献1) http: //www. uwyo. edu/news/showrelease. asp id=89592) http://www. nexiabiotech. eom/en/01 — tech/01-bst. php3) Chen， X.等人，中国专利，200510024440. 1 (2005)4) Shao， Z.等人，中国专利，200510024438.4 (2005)5) Xu， M. & Lewis, R. V. (1990)yVa〃. ^c/. ^S^ 87， 7120-7124。6) Kohler， T. & Vollrath， F. (1995) /. ^r; . Zoo/. 271, 1-17。7) Shao， Z. & Vollrath, F. (2002)化&re 418, 741。8) Lazaris， A.等人，(2002) Jc/e/7ce， 295， 472-476。9) Du, N. ， Liu， X. Y. , Narayanan, J. ， Li， L. ， Lim, M. & Li， D. (2006)》/0/7力/义/ 91, 4528—4535。10) Philip M. Cunniff. 等人，Mechanical properties of Major ampulate gland silkfibers extracted from Nephila clavipes spiders. In si/i po/jmeriv迈afer/a/s sc/e/7ce aj7^/ 6Y'f fec力/ o/og/ (eds. David Kaplan, W. Wade Adams, Barry Farmer, and Christopher Viney). ACS symposium Series 544. (1993) pp. 235-25111) Fritz Vollrath & David P. Knight， Liquid crystalline spinning of spider silk. ;V"we， 410， 541-548， 2001。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方案中，提供了一种尺寸长于20咖的增强蛋 白质材料，该增强蛋白质材料具有比天然丝纤维的天然机械性能更高 的增强机械性能，其中该天然丝纤维由无脊推物种中的动物在没有干 预的情况下自然生产，其中该增强蛋白质材料不是一种再生的蚕蛋白 质材料，以及其中所述无脊推物种不是蜘蛛物种。在另一方面，提供了一种尺寸长于20mm的增强蛋白质材料，该增强蛋白质材料具有比天然丝纤维的天然机械性能更高的机械性能，该增强蛋白质材料具有比天然丝纤维的天然晶粒对齐度(crystallite alignment degree)更高的晶粒对齐度，其中该天然丝纤维由无脊推 物种中的动物在没有干预的情况下自然生产，其中该无脊推物种不是 掩蛛物种。在另一方面，所述机械性能可以是选自屈服应力、屈服应变、断 裂应力、断裂应变、断裂能和弹性模量中的至少一种。在另一方面， 所述蛋白质材料可以是一种蛋白质丝纤维。所述蛋白质纤维的屈服应 力可以大于140 MPa或者大于150 MPa。所述蛋白质纤维的屈服应变 可以大于1.7%或者大于1.8%。所述蛋白质纤维的断裂应力可以大于 498MPa或者大于505 MPa。所述蛋白质纤维的断裂应变可以大于16% 或者大于17%。所述蛋白质纤维的断裂能可以大于40 kJ/kg或者大于 50 kJ/kg。所述蛋白质纤维的弹性模量可以大于9GPa或者大于lOGPa。质结构。所述蛋白质纤维可以具有与天然蛋白质纤维的天然直径基本 相等的直径。所述蛋白质纤维可以以与天然蛋白质丝纤维基本无区别 的方式响应于包括温度和湿度的环境条件。所述蛋白质丝纤维可以具有相对于由未受到刺激的动物所生产的 纤维更高的晶粒对齐度。所述蛋白质纤维的综合取向函数</>可以至少 大于0. 84或者大于0. 89。在另一方面，提供了一种形成增强蛋白质材料的方法，其包括步骤a) 取一种能够挤出蛋白质材料的无脊推物种中的动物，b) 对该动物施加刺激，其中该刺激不包括络丝，该刺激增强了天 然蛋白质材料的机械性能，所述天然蛋白质材料是由所述动物在没有 所述刺激的情况下挤出的蛋白质材料，以及c) 收集由所述动物挤出的增强蛋白质材料。在另一方面，在本文所公开的刺激可以是诸如电场等的电磁场， 或者诸如灯照射等的光刺激。所述电场可以是交变电场或恒定电场。 所述交变电场的峰间强度可以是从约大于0 V/cm到约2000 V/cm,或 者从约0 V/cm到约600 V/cm。所述电场的频率可以是从0 MHz到约2MHz或者/人0 MHz多j乡々1 MHz或者从O MHz至'J 5000 MHz。在另一实施 方案中，所述刺激可以是能够提高由动物所生产的天然蛋白质纤维的 晶粒对齐度和机械性能的任意刺激方式。在另一方面，提供了一种形成增强蛋白质材料的方法，其包括步骤a) 取一种能够挤出蛋白质材料的无脊推物种中的动物，b) 对该动物施加刺激，其中该刺激不包括络丝，该刺激增强了天 然蛋白质材料的机械性能，所述天然蛋白质材料是由所述动物在没有 所述刺激的情况下挤出的蛋白质材料，以及c) 收集由所述动物挤出的增强蛋白质材料。该无本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种尺寸长于２０ｍｍ的增强蛋白质材料，该增强蛋白质材料具有比天然丝纤维的天然机械性能更高的增强机械性能， 其中该天然丝纤维由无脊椎物种中的动物在没有干预的情况下自然生产， 其中该增强蛋白质材料不是一种再生的蚕蛋白质材料，以及 其中所述无脊椎物种不是蜘蛛物种。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，杜宁，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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