通过双交联技术设计的强韧丝素蛋白气凝胶纤维，用于隔热应用

《Biomacromolecules》：Robust Silk Fibroin Aerogel Fibers Designed by Dual Cross-Linking for Thermal Insulation

　　

摘要

丝素蛋白因其丰富性、可生物降解性、生物相容性以及结构可调性，非常适合用于制备气凝胶纤维。然而，天然的丝素蛋白气凝胶纤维性能不足，难以实际应用。本研究采用了酶交联与Zn²⁺配位相结合的双重交联策略，利用这两种方法的非竞争性抑制作用，制得了密度低、强度高且隔热性能优异的丝素蛋白气凝胶纤维。丝素蛋白的浓度决定了通过酶交联形成的孔结构。Zn²⁺离子与丝素蛋白分子链结合，与酶交联产生的共价键一起形成了更为复杂的三维网络。在0.1 M Zn²⁺浓度下，经过双重交联处理的丝素蛋白气凝胶纤维的韧性可达约0.31 MJ m^–3，其隔热性能最佳时可达约2.9 °C。用这种纤维制成的织物在隔热性能上优于市面上的尼龙、棉花和羊毛。其优异的性能得益于能够阻挡空气流动从而减少传导和对流效应的孔结构，以及能够反射红外线从而降低辐射损失的孔壁结构。这项研究为设计生物质气凝胶纤维提供了指导。