【学术聚焦】2024年第28期：国家地方联合工程实验室刘清涛教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表增强再生丝素材料机械性能的研究成果

近日，先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室刘清涛教授团队在国际著名材料期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Tough and Transparent Supramolecular Cross-linked Co-assembled Silk Fibroin Films for Passive Radiative Cooling”的高水平研究论文。武汉纺织大学为第一通讯署名单位，国家工程实验室研究生文仲远为第一作者，刘清涛教授为论文通讯作者，化学所张金明研究员为共同通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202406920

丝素蛋白是一种从蚕丝中提取的天然生物材料。再生丝素材料因其可塑性，高机械强度，可靠的非免疫原性而被广泛应用于生物医学领域中。然而在一些应用场景中，例如未来最有前景的人造皮肤和柔性可穿戴器件应用中，再生丝素材料的高强度，低韧性却是一个重要的问题。

针对这个问题，刘清涛教授团队发展了一种新的超分子交联策略，解决了再生丝素机械强度和拉伸性能不能兼得的难题。通过一种两端特定短肽封端PEG的流星锤状超分子交联剂（BPP）与丝素蛋白的共组装来构建超分子双交联网络，从而使再生丝素材料具有高强度和高韧性。BPP两端的肽链与丝素蛋白共同组装形成β-折叠结晶区。这样，BPP中间的PEG柔性聚合物链段锚定在SF网络中，形成超分子交联网络。超分子交联后的再生丝素薄膜的韧性明显提高，是正常再生丝素薄膜的10倍，且几近无限次循环再生利用，无明显力学性能损失。

此外，此超分子交联再生丝素薄膜在可见及近红外区具有高透明性(89%)；在中红外区，特别是在长波红外(LWIR)大气透明窗口(8-13µm) 却具有高发射率(90.5%)，这使得这个超分子交联丝素薄膜成为一种有前途的透明被动辐射冷却材料。例如在无额外额能量输入情况下，此薄膜可致人体手臂皮肤温度降低2.7°C，太阳能电池板表面温度降低14.6°C。