생명공학자들이 거미줄을 개발하다

발전하면 에너지 효율적이고 저렴한 스마트 섬유가 탄생할 수 있습니다.

준 첸/UCLA

거미줄에서 영감을 받아 전도성 섬유를 생산하는 공정을 보여주는 그림

2023년 5월 31일

UCLA가 주도하는 여러 기관의 생명공학자들로 구성된 팀은 거미가 실크를 뽑는 방식을 모방한 새로운 공정을 사용하여 실온 및 대기압에서 부드럽고 전기 전도성이 있는 섬유를 만드는 간단한 공정을 개발했습니다.

발표된 연구에서Nature Electronics의 표지 기사로 , 연구원들은 신축성과 내구성이 뛰어난 직물로 만든 감지 장갑과 스마트 안면 마스크를 사용하여 기술을 시연했습니다. 장갑은 사용자가 "가위바위보" 컴퓨터 게임을 할 수 있도록 온도와 손 동작을 감지할 수 있고, 마스크는 개인의 호흡 패턴을 모니터링할 수 있습니다.

전기 전도성 섬유를 제조하는 기존 방법은 비용이 많이 들고 고온, 에너지 소비, 용매량 및 특수 섬유 방적 장비가 필요하기 때문에 복잡합니다.

공동 교신 저자는 "우리는 전도성 2D 시트와 3D ​​물체를 만드는 최첨단 공정을 반영하여 훨씬 쉽게 구현할 수 있는 전기 전도성 섬유에 대한 매우 효율적이고 비용 효율적인 제조 공정을 개발하고 싶었습니다."라고 말했습니다. Jun Chen은 UCLA Samueli 공과대학의 생명공학 조교수입니다. "이 새로운 접근 방식을 통해 우리는 저렴한 비용으로 고효율의 전도성 연질 섬유를 만들 수 있습니다."

섬유는 합성 폴리머의 일종인 폴리아크릴로니트릴과 섬유에 전기 전도성을 제공하는 은 이온으로 만들어집니다. 결합된 성분은 합성 섬유 생산에 사용되는 일반적인 용매인 디메틸포름아미드(DMF)에 용해됩니다.

공동 교신 저자는 "우리는 전도성 2D 시트와 3D ​​물체를 만드는 최첨단 공정을 반영하여 훨씬 쉽게 구현할 수 있는 전기 전도성 섬유에 대한 매우 효율적이고 비용 효율적인 제조 공정을 개발하고 싶었습니다."라고 말했습니다. 첸 준.

주변 공기의 수증기가 액체 용매를 끌어내는 것을 돕기 위해 용액을 회전판에서 회전시켜 연구자들이 PANSIon이라고 부르는 폴리아크릴로니트릴 분자와 은 이온의 네트워크를 만듭니다. PANSion의 신축성 있고 독립된 섬유는 1분 이내에 플레이트에서 추출될 수 있습니다. 이 작용은 거미가 액체 단백질을 명주실로 회전시켜 거미줄을 만드는 것과 유사합니다. 생성된 섬유는 신축성이 고무와 유사하며 면 섬유만큼 강합니다.

연구원에 따르면, 이 섬유는 호흡, 온도 및 촉각을 감지할 수 있는 강력한 전기 전도성을 제공합니다. 스마트 직물에 사용될 때 섬유는 수면 무호흡증이 있는 사람을 위해 밤새 호흡을 추적하는 수술용 마스크와 같은 에너지, 감지 및 치료 응용 분야를 가질 수 있습니다.

이번 연구의 첫 번째 저자는 전직 박사후 연구원인 장송린(Songlin Zhang)이다.UCLA의 Chen의 웨어러블 생체전자공학 연구 그룹현재 싱가포르 국립대학교에 재직하고 있는 사람입니다.

다른 UCLA 저자로는 Yihao Zhou, Alberto Libanori 및 Xun Zhao가 있습니다. 이들은 모두 Chen 연구 그룹의 현재 및 이전 구성원입니다. 추가 저자는 싱가포르 국립 대학교, 중국 난징 대학교 및 지린 대학교 출신입니다. 이 연구는 UCLA Samueli의 스타트업 자금, Hellman Fellows 연구 보조금, UCLA 전염병 자원 프로그램 연구 상 및 연구 복구 보조금의 지원을 받았습니다. UCLA 학술 상원에서. 추가 지원은 로스앤젤레스 아동병원(Children's Hospital Los Angeles)의 뇌 및 행동 연구 재단(Brain & Behavior Research Foundation)과 소아과 기술 및 혁신을 위한 웨스트 코스트 컨소시엄(West Coast Consortium for Pediatrics in Pediatrics)에서 이루어졌습니다.