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  “材料之王”石墨烯是目前最薄、最強的材料，單層石墨烯的厚度僅有0.34納米。然而，你也許不知道傳承了幾千年的蠶絲也是由厚度僅為0.4納米的絲素纖維帶有序組裝而成的，可謂“納米絲帶”。絲巾中一根蠶絲的直徑，大約等于三萬多層絲素納米纖維帶疊加起來的厚度。

  近日，國際著名期刊《ACS Nano》以全文形式報道了東華大學纖維材料改性國家重點實驗室的張耀鵬教授、邵惠麗教授團隊在蠶絲領域的重要研究成果，論文題為“單分子層厚度的納米絲帶：絲材料的潛在構筑基元”（Single Molecular Layer of Silk Nanoribbon as Potential BasicBuilding Block of Silk Materials）。該論文第一作者為博士生牛欠欠，共同通訊作者為東華大學吳榮亮副教授、紐約州立大學石溪分校Benjamin S. Hsiao教授。

  蠶絲和蜘蛛絲的優(yōu)異性能取決于其多級結構在介觀尺度的有序排列。作為蠶絲多級結構的基礎構筑單元，絲素納米纖維對人造蜘蛛絲等高性能絲蛋白材料的設計和構筑尤其重要。張耀鵬教授團隊利用氫氧化鈉/尿素水溶液體系，在低溫下將蠶絲逐級剝離為厚度約0.4納米、寬度約27納米的蠶絲納米纖維帶。這也是目前為止世界最薄的絲素納米纖維帶，其厚度僅為絲素蛋白的單分子層厚度，與單層石墨烯厚度相當。該納米纖維帶主要由天然蠶絲中原生的β-折疊片層、無規(guī)線團以及α-螺旋構象構成。研究者通過原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡及小角X射線散射技術等多種表征技術確認了上述信息，并通過計算機分子動力學模擬技術，模擬了蠶絲在氫氧化鈉/尿素水溶液中剝離為絲素納米纖維的動態(tài)過程。在此基礎上，提出了全新的蠶絲多級結構模型。

  基于絲素納米纖維帶懸浮液，該團隊制備了超薄、超韌、高透明的絲素納米纖維薄膜。絲素納米纖維帶通過自組裝或者有序構建，可用作增強成分或者直接構建單元，有望制備性能優(yōu)異或功能性的絲素蛋白基材料，比如骨組織工程支架、手術縫合線、超薄柔性自支撐透明膜等，有望應用于生物醫(yī)學、生物電子接口、過濾、光學、成像等領域。

  此工作得到了中國國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、先進纖維與低維材料國際聯(lián)合實驗室、曙光計劃、111引智基地、美國國家自然科學基金等項目的資助。部分工作完成于上海同步輻射光源BL16B線站。范蘇娜博士、彭慶法博士、魯麗博士生和張慧慧副教授為共同作者。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b03943