Unidirectional Torsion Properties of Single Silk Fibre

• Autorzy: Jiang S. , Cao G. , Cai G. , Xu W. , Li W. , Wang X.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1196608

Warianty tytułu

PL

Właściwości monowłókien jedwabnych przy jednokierunkowym skręcaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The unidirectional torsion properties of silk fibre were investigated on a purpose-built single fibre torsion tester. The torsional fracture angle and the number of cycles of torsion at breaking were recorded, and the effect of the gauge length and pretension together with the torsion speed on the torsion properties of single silk fibre was investigated in detail. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis and a tensile tester were used to understand the morphology, structure and tensile properties of silk fibre after torsion deformation. SME photos show that silk fibre exhibits a ribbon-like profile after torsion, and fracture tends to occur at both ends of the silk fibre, where a larger number of twists can be observed. The crystallinity calculated from XRD spectra of silk fibre increases from 26.11% to 34.10% after torsion. The breaking stress and strain decreases slightly with an increase in the gauge length. The breaking cycle increases linearly with an increase in the gauge length, while the actual torsional fracture angle decreases gradually at the same time. The torsional fracture angle together with the breaking cycle decreases gradually as the pretension increases. The fracture angle together with the breaking cycle increases with an increase in the torsion speed. Understanding the unidirectional torsion properties of single silk fibre will benefit its further application in specific areas where the fibre will be subject to frequent torsion and deformation.

PL

Badania przeprowadzono za pomocą specjalnie zbudowanego urządzenia do badania skrętu włókien. Badano kąt przełomu oraz ilość cykli doprowadzających do zerwania. Sprawdzano również wpływ długości próbki oraz wstępnego naprężenia. Oceniono wpływ długości próbki wstępnego naprężenia, szybkości skrętu na właściwości wytrzymałościowe włókien jedwabnych. Stosowano SEM, XRD dla określenia morfologii i struktury włókien. Stwierdzono, że włókna jedwabne po badaniu wykazują formę podobną do taśmy. Na podstawie XRD stwierdzono, że krystaliczność wzrasta od ok. 26% do 34% po skręceniu. Naprężenie zrywające i odkształcenia zmniejszają się lekko przy wzroście długości próbki.

Słowa kluczowe

EN

unidirectional torsion; silk fibre; fracture angle; breaking cycle; SEM; XRD

PL

skręcanie jednokierunkowe; włókno jedwabne; badania; SEM; XRD

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 3 (117)
• Strony: 26--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Jiang S.

• School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, P. R. China

autor

Cao G.

• Department of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, P. R. China

autor

Cai G.

• School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, P. R. China

autor

Xu W.

• School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, P. R. China

autor

Li W.

• School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, P. R. China

autor

Wang X.

• Centre for Advanced Materials and Performance Textiles, School of Fashion and Textiles, RMIT University, Melbourne, Australia

Bibliografia

• 1. Ude AU. Bombyx mori silk fibre and its composite: a review of contemporary developments. Mater Design 2014; 57: 298-305.
• 2. Shao Z and Vollrath F. Surprising strength of silkworm silk. Nature 2002; 418: 741.
• 3. Perez-Rigueiro J, Biancotto L, Corsini P, Marsano E, Elices M, Plaza GR and Guinea GV. Supramolecular organization of regenerated silkworm silk fibers. Int J Biol Macromol 2009; 44: 195-202.
• 4. Jelinski LW. Establishing the relationship between structure and mechanical function in silks. Curr Opin Solid State Mater Sci 1998; 3: 237-245.
• 5. Chen F, David P and Vollrath F. Silk cocoon (bombyx mori): multi-layer structure and mechanical properties. Acta Biomater 2012; 8: 2620-2627.
• 6. Arai T, Freddi G, Innocenti R and Tsukada M. Biodegradable of boxbyx mori silk fibroin fibers and films. J Appl Polym Sci 2004; 91: 2383-2390.
• 7. Hearle JWS. Atlas of fiber frecture and damage to textiles. 2nd ed. Cambridge England: CRC press, 1998, p.127.
• 8. Xu W. Research of repeated torsional fatigue property of textile fiber. Cotton Text Technol 1996; 6: 18-20.
• 9. Liu, X and Xu P. Study on torsion fatigue property of para-mid fiber. Shanghai Text Sci Technol 2004; 1: 8-9.
• 10. Feng H. Characterization of torsion fatigue of high-performance fibers. Master Thesis, Donghua University, China, 2005.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.