Kann Seide künstlich hergestellt werden?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Ishimiya

Hersteller: China Science Expo

„Eine Seidenraupe hört nicht auf, Seide zu spinnen, bis sie stirbt.“ Wenn eine Seidenraupe heranwächst und einen Kokon baut, sondert sie eine Art Schleim ab, der sich zu einer langen, faserigen Substanz verfestigt: der Seide.

Was genau ist die Seide, von der wir oft sprechen?

Seide ist eine reine Naturfaser mit tierischem Eiweiß. Da Seide eine ähnliche Struktur wie unsere Haut hat, ist sie ein hervorragender Rohstoff für die Herstellung von Kleidung, Steppdecken, Hautpflegeprodukten usw. Die Geschichte der Seidennutzung in China lässt sich Tausende von Jahren zurückverfolgen. Im Laufe dieser langen Geschichte wurde Seide im alten China nicht nur in allen Lebensbereichen umfassend verwendet, sondern war auch tief in die chinesische Kultur integriert und wurde zum wichtigsten Außenhandelsgut des alten China.

Aufgrund von Faktoren wie unterschiedlichen Seidenraupenarten und unterschiedlichen Zuchtmethoden ist die Qualität der Seide jedoch nicht stabil und es gibt Qualitätsunterschiede. Da die Seidenraupenzucht zudem arbeitsintensiv und zeitaufwendig ist, können Qualität und Ertrag heutzutage immer weniger der Nachfrage gerecht werden. Daher hat man begonnen, Methoden zur Herstellung von Kunstseide zu entwickeln.

Seidenraupen und Seide

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Je nach der Art der Pflanzen, die sie fressen, können Seidenraupen in mehrere Typen unterteilt werden, darunter Maulbeerseidenraupen, Weidenseidenraupen, Tussahseidenraupen, Maniokseidenraupen usw. Auch die von den verschiedenen Seidenraupen abgesonderte Seide ist unterschiedlich. Derzeit sind Maulbeerseide und Tussahseide die am häufigsten auf dem Markt erhältlichen Seiden. Die Qualität von Maulbeerseide ist viel besser als die von Tussahseide. Maulbeerseide ist weich, elastisch, hat einen schönen Glanz und feine Fasern. Tussahseide ist jedoch hart und hat keinen Glanz, weshalb die meisten hochwertigen Seidenkleidungsstücke auf dem Markt aus Maulbeerseide hergestellt werden.

Seidenraupen und Seide

(Bildquelle: Wikipedia)

Tussahseide ist deutlich gröber und härter als Maulbeerseide.

(Bildnachweis: Flickr/Dean Morley)

Hier kommt sie, die Kunstseide ist da!

Doch egal ob Maulbeerseide oder Tussahseide, die Festigkeit und Elastizität der Naturseide sind noch immer nicht zufriedenstellend. Gleichzeitig ist ihr Produktionszyklus lang, die Ausbeute gering und der Produktionsprozess relativ kompliziert, was ihre weite Verbreitung einschränkt. Kürzlich ist es chinesischen Wissenschaftlern gelungen, die Leistungsfähigkeit gewöhnlicher Seide mithilfe von Wissenschaft und Technologie zu verbessern, und es wird erwartet, dass sie eine Produktion im großen Maßstab erreichen wird. Kunstseide ist wirklich da!

Seide

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Da diese Kunstseide auf der Basis gewöhnlicher Seide hergestellt wird und der Hauptbestandteil von Seide Protein ist, handelt es sich bei Protein um eine Substanz, die relativ leicht denaturiert. Bei hohen Temperaturen und in sauren oder alkalischen Umgebungen kann es leicht zerfallen. Daher muss bei der Herstellung von Kunstseide eine milde Umgebung aufrechterhalten werden.

Um diese milde Umgebung zu gewährleisten, verwendeten die Forscher Chemikalien wie Papain, Natriumcarbonat und Natriumdodecylsulfat, um die klebrige äußere Seidenschicht bei relativ niedrigen Temperaturen aufzulösen. Während eine hohe Entschleimungsrate des Seidenfadens gewährleistet wird, bleibt das Protein in der Seide relativ stabil und legt damit den Grundstein für die guten mechanischen Eigenschaften der Kunstseide. Anschließend wurden die Seidenproben weiter zu den Mikroröhrchen hinzugefügt und in den Mikroröhrchen mithilfe einer durch Metallionen unterstützten Verstärkung ein künstliches Spinnen durchgeführt, wodurch schließlich dünne und lange „künstliche Seide“ erhalten wurde.

Instrumentelle Messungen zeigten, dass die Zugfestigkeit der Kunstseide doppelt so hoch war wie die der Naturseide. Im Vergleich zur stärksten natürlichen Spinnenseide in der Natur ist ihre Festigkeit um mehr als 70 % höher. Diese Errungenschaft ermöglicht die Produktion und Markteinführung leistungsstarker, hochwertiger Seide im großen Maßstab. Diese Errungenschaft hat auch den Weg meines Landes zu einer Textilmacht erheblich gefördert!

Herstellungsprozess von Kunstseide

(Bildquelle: Referenz 1)

Diese hochfeste Kunstseide kann in allen Lebensbereichen vielseitig eingesetzt werden, am ehesten kommt man dabei auf den Textilbereich.

Aufgrund ihrer guten Hautfreundlichkeit und ihres hohen Tragekomforts wird Seide seit jeher vorwiegend zur Herstellung verschiedenster Textilien verwendet. Seidensteppdecken, Seidenröcke usw. werden alle aus Seide hergestellt. Aufgrund der hervorragenden Festigkeits- und Zugfestigkeitseigenschaften von Kunstseide wird erwartet, dass diese künftig zur Herstellung leichterer Panzerungen und kugelsicherer Westen verwendet wird.

Seidensteppdecke

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Seidenrock

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Als eines der Produkte der antiken Zivilisation wird Seide zusammen mit der kontinuierlichen Entwicklung und dem Fortschritt der modernen Wissenschaft und Technologie sicherlich eine breitere Verbreitung und Verwendung finden und die Seidenkultur wird auch einen neuen Entwicklungslook einläuten!

Quellen:

[1] Wang J, Lin Z, et al. Künstliche, superstarke Seidenraupenseide übertrifft natürliche Spinnenseide. Materie, 2022.

[2] Fan T, Lin Z, et al. Entscheidende Rolle der kleinen Seidenkomponente der Eierhülle bei der Förderung der Ausrichtung der Spidroinkette und der Bildung starker Fasern. Proceedings der National Academy of Sciences, 2021, 118(38): e2100496118.

[3] Bai Xiangli, Yuan Wensu. Forschungsfortschritte bei der Herstellung von Naturseide und beim künstlichen Spinnen[J]. Chinesisches Journal für Biotechnologie, 2020, 36(9):12.

[4] Du Zhouyun, Yao Hanqiang, Gao Zhongfen et al. Entwicklungsstand und Anwendungsaussichten künstlicher Seidenproteinfasern[J]. China Fiber Inspection, 2020, Nr. 535 (04): 120–121.