Abstract
As a protective shell against environmental damage and attack by natural predators, the silkworm cocoon has outstanding mechanical properties. In particular, this multilayer non-woven composite structure can be exceptionally tough to enhance the chance of survival for silkworms while supporting their metabolic activity. Peel, out-of-plane compression and nano-indentation tests and micro-structure analysis were performed on four types of silkworm cocoon walls (domesticated Bombyx mori, semi-domesticated Antheraea assamensis and wild Antheraea pernyi and Antheraea mylitta silkworm cocoons) to understand the structure and mechanical property relationships. The wild silkworm cocoons were shown to be uniquely tough composite structures. The maximum work-of-fracture for the wild cocoons (A. pernyi and A. mylitta) was approximately 1000 J/m2, which was almost 10 times the value for the domesticated cocoon (Bombyx mori) and 3 ~ 4 times the value for the semi-domesticated cocoon (A. assamensis). Calcium oxalate crystals were found to deposit on the outer surfaces of the semi-domesticated and wild cocoons. They did not show influence in enhancing the interlaminar adhesion between cocoon layers but exhibited much higher hardness than the cocoon pelades
چکیده
پیله ی کرم ابریشم به عنوان یک پوسته محافظ در برابر آسیب های محیطی و حملات آفات طبیعی ، خواص مکانیکی برجسته ای دارد. بخصوص ، این ساختار کامپوزیتی غیر بافته چند لایه می تواند بسیار سفت باشد تا شانس نجات کرم ابریشم را با حفظ فعالیت متابولیکی آنها افزایش دهد. تست های پوسته، تراکم خارج از سطح و نانو فرورفتگی و آنالیز میکرو ساختار بر روی دیواره چهار نوع کرم ابریشم (پیله کرم ابریشم اهلی Bombyx mori ، نیمه اهلی Antheraea assamensis و وحشی Antheraea pernyi و Antheraea mylitta ) به منظور درک ساختار و روابط خواص مکانیکی انجام شد. پیله کرم های ابریشم وحشی ساختار کامپوزیتی محکم منحصر به فردی را نشان دادند. ماکزیمم آستانه ترک برای پیله های وحشی حدود 1000 J/m2 بود، که تقریبا 10 برابر مقدار پیله ی اهلی و 3 ~ 4برابر مقدار پیله ی نیمه اهلی بود. کریستالهای کلسیم اگزالات بر روی سطوح بیرونی پیله های نیمه اهلی و وحشی یافت شدند. آنها تاثیری بر افزایش چسبندگی بین لایه ای بین لایه های پیله نداشتند اما سختی بیشتری از پلاد های پیله نشان دادند.
1-مقدمه
در طبیعت ، پیله های کرم ابریشم نازک و سبک وزن می توانند از کرم های ابریشم در برابر حملات فیزیکی آفات یا محیط با حفظ فعالیت متابولیکی آنها محافظت کنند. پیله های کرم ابریشم سلسله مراتبی و چندکاربردی هستند. عملکرد بیولوژیکی آنها مانند دفاع در برابر دشمنان طبیعی ، تنظیم حرارتی و عملکرد ضد باکتریایی برای نجات کرم ابریشم درون پیله ضروری است. این عملکرد ها توجه رو به فزاینده ای را از جانب محققان جهت درک ساختار و خاصیت این ماده بیولوژیکی مهم و طراحی و توسعه مواد محافظ شبه زیستی نسل آینده ، معطوف می دارد...