Artificial spider silk from ion-doped and twisted core-sheath hydrogel fibres

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作者
Yuanyuan Dou,Zhen-Pei Wang,Wenqian He,Tianjiao Jia,Zhuangjian Liu,Pingchuan Sun,Kai Wen,Enlai Gao,Xiang Zhou,Xiaoyu Hu,Jingjing Li,Shaoli Fang,Dong Qian,Zunfeng Liu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:163
标识
DOI:10.1038/s41467-019-13257-4
摘要

Spider silks show unique combinations of strength, toughness, extensibility, and energy absorption. To date, it has been difficult to obtain spider silk-like mechanical properties using non-protein approaches. Here, we report on an artificial spider silk produced by the water-evaporation-induced self-assembly of hydrogel fibre made from polyacrylic acid and silica nanoparticles. The artificial spider silk consists of hierarchical core-sheath structured hydrogel fibres, which are reinforced by ion doping and twist insertion. The fibre exhibits a tensile strength of 895 MPa and a stretchability of 44.3%, achieving mechanical properties comparable to spider silk. The material also presents a high toughness of 370 MJ m-3 and a damping capacity of 95%. The hydrogel fibre shows only ~1/9 of the impact force of cotton yarn with negligible rebound when used for impact reduction applications. This work opens an avenue towards the fabrication of artificial spider silk with applications in kinetic energy buffering and shock-absorbing.

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