筑波大學利用蓑蛾絲結合導電高分子,開發新複合纖維材料

 

刊登日期:2021/11/19
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日本筑波大學將蓑蛾生成的高強度纖維結合導電性高分子–聚苯胺(Polyaniline),開發出同時兼具兩項素材特徵的新複合纖維材料。蓑蛾可產出蛋白質成分的天然絲纖維,是一種分子等級螺旋結構的光學活性物質,具有優異的彈性率、斷裂強度、機械強度,甚至超越目前為止被視為最強韌的蜘蛛絲。

在此次研究中,筑波大學將蓑蛾絲浸入水中並於水中合成聚苯胺。在藉由氧化劑將苯胺(Aniline)轉化為聚苯胺的過程中,聚苯胺透過氫鍵(Hydrogen bond)吸附於蓑蛾絲上,進而形成複合纖維。透過顯微鏡觀察,確認蓑蛾絲表面被覆了聚苯胺。此外,以掃描電子顯微鏡(SEM)觀察可知,在纖維隨機纏繞的部分,每根纖維都清晰可見。

將製備的複合纖維進行導電性調查後,確認導電性與普通聚苯胺同等程度,但纖維方向具有異向性。且以綠光雷射從纖維斷面中央部位進行照射後,雷射光束沿著纖維傳播前進,確認具有如同光纖般的光波導特性。此外,將複合纖維製成電化學電晶體後,發現可應用做為以電壓控制電流之纖維型電晶體的用途。

今後筑波大學計畫利用此次合成的複合纖維製造布料和電纜,預期將可促進具有機械強度、導電性及抗靜電機能之片材、線材的開發。此外,未來透過將纖維活用做為細分子電纜,將能實現以神經為模型之信號傳輸。


資料來源: https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20211022140000.pdf
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