Self-Healable Spider Dragline Silk Materials
具自我修復能力的蜘蛛絲生物材料
Wen-Chia Chen, Ruei-Ci Wang, Sheng-Kai Yu, Jheng-Liang Chen, Yu-Han Kao, Tzi-Yuan Wang, Po-Ya Chang, Hwo-Shuenn Sheu, Ssu-Ching Chen, Wei-Ren Liu, Ta-I Yang, Hsuan-Chen Wu
2024/02/20
研發既能適應外界環境變化又能主動自我修復的材料，是當代科技領域面臨的重大挑戰，自然界中的蜘蛛絲因其優異的強度與柔韌性，成為進行自我適應功能性設計的優秀範例。在本研究裡，我們利用人面蜘蛛 (Nephila pilipes) 的曳絲，開發出新型的自我修復材料 (修復效率>91%)，性質超越了雲斑蜘蛛 (Cyrtophora moluccensis) 蜘蛛絲和蠶絲 (Bombyx mori) 所製造的材料。接著，我們對人面蜘蛛的曳絲的自修復機制進行更深入研究，合成了兩種生物合成蛛絲蛋白質: R1 (major ampullate spidroin 1, MaSp1) 以及R2 (MaSp2)，經特殊後處理的R2展示出可較佳且可逆的自修復能力。同時，藉由在R2中加入石墨烯 (graphene)，我們開發出了具備自修復能力與導電功能的R2G復合材料，接著我們將R2和R2G進行手工編織，製成一維至三維結構的導電織物，並驗證這些材料的導電織物能在結構受損與修復後持續具有導電能力。另外，我們製作了可調節的R2/R2G自修復可穿戴的手指電阻監測裝置，同時驗證該裝置可以經得起反覆操作，即便是多次開合也能夠重新配置，適應不同尺寸的手指，並且不損害其導電與偵測功能。我們期待蜘蛛絲自修復能力的應用，將可為下一世代的環保穿戴式裝置，啟發一個新的研究方向。
研究動態
