張小寧副教授課題組在通過添食法改性蠶絲研究方向上取得新突破

2021年9月3日，國際著名期刊Composites Science and Technology (中科院分區(qū)大類一區(qū)，IF2020=8.528)在線發(fā)表西南大學(xué)蠶桑紡織與生物質(zhì)科學(xué)學(xué)院張小寧副教授課題組的研究論文“Feeding silkworms with HPMC dispersed MoO2NPs: An efficient strategy to enhance the supercapacitance performance of carbonized silk”。該工作是課題組繼2020年9月在國際著名期刊Materials & Design(中科院分區(qū)大類一區(qū)，IF2020=7.991)在線發(fā)表題為“Preparation and enhanced supercapacitance performance of carbonized silk by feeding silkworms MoO2nanoparticles”的研究論文后又一篇探討通過對家蠶幼蟲添食納米顆粒進行蠶絲改性的工作。

家蠶作為一種具有開放式循環(huán)系統(tǒng)的昆蟲，各個器官直接浸浴在血淋巴中。實驗證實，添食的物質(zhì)能夠和桑葉一同被進食，進入到家蠶中腸，并從中腸進入血液中，最終到達(dá)家蠶絲腺組織，并摻入到蠶絲中。盡管目前已經(jīng)有多項研究發(fā)現(xiàn)通過向家蠶幼蟲添食納米顆粒，可以將納米顆粒的某些功能負(fù)載在蠶絲上或提高蠶絲的性能。但未有直接的證據(jù)表明向家蠶添食的納米顆粒可以進入并參與蠶絲的形成。

課題組的系列研究首次在蠶絲中直接觀察到所添食的納米顆粒，證實了添食的納米二氧化鉬顆粒摻入蠶絲后可以保持其原有的形態(tài)結(jié)構(gòu)和納米尺度；驗證了以羥丙基甲基纖維素作為分散劑，能夠有效地避免納米二氧化鉬顆粒在蠶絲中聚集。課題組將添食納米顆粒改性后的蠶絲通過碳化的方式轉(zhuǎn)化為活性碳纖維，并對其用作超級電容器電極的電化學(xué)行為進行了探究。研究工作進一步比較了兩種添食納米顆粒的方式，揭示了羥丙基甲基纖維素作為納米顆粒分散劑對家蠶生長、蠶絲性能以及碳化蠶絲電化學(xué)性能的影響。研究工作對于擴展蠶絲在柔性電子器件中的應(yīng)用具有重要意義。

家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室、西南大學(xué)蠶桑紡織與生物質(zhì)科學(xué)學(xué)院為論文第一署名單位，碩士研究生梁健威(目前為中山大學(xué)2021級博士研究生)為論文第一作者，張小寧副教授為本文通訊作者。該項研究獲得重慶市留學(xué)人員回國創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新支持計劃、西南大學(xué)雙一流人才引進經(jīng)費、重慶市商務(wù)發(fā)展專項資金項目以及美國國家科學(xué)基金會的資助與支持。