一个由丝绸皮革制成并带有附加硬件的小钱包展示了其在制造产品中的实用性。图片提供：Laia Mogas Soldevilla

皮革业是一个价值数十亿美元的不断增长的产业，每年需要超过38亿只牛(相当于地球上每两个人中的一个)来饲养牛，以维持每年的生产。尽管产品(衣服，鞋子，家具等)可以相当优雅和耐用，但皮革生产对环境的影响却很严重，导致了森林砍伐，水和土地过度使用，环境污染以及温室气体排放。

塔夫茨大学工程学院的研究人员着手寻找皮革的替代品，该皮革具有相似的质地，柔韧性和刚度，但着眼于可持续，无毒且对环境友好的材料。事实证明，我们一直都在使用这种材料-它是丝绸，但Tufts工程师无需将丝绸编织到织物中，而是能够将蚕茧中的纤维分解成蛋白质成分，然后将蛋白质重新用于形成皮革状的材料。发表在《材料与设计》(Materials&Design)杂志上的一项研究描述了制造丝绸基皮革的方法。

丝绸基皮革可以印刷成不同的图案和纹理，具有与真实皮革相似的物理特性，并且可以承受通常用于制造皮革制品的折叠，刺穿和拉伸，包括将材料缝合在一起并附着的能力诸如铆钉，索环，手柄和卡扣之类的硬件。

Frank C. Doble教授Fiorenzo Omenetto说：“我们的工作集中在使用天然来源的材料上，该材料在保持材料性能的同时，减少了有毒化学物质的使用，从而为当今普遍使用的产品提供了替代品。”塔夫茨工程学院的工程学，创建材料的塔夫茨丝实验室的负责人以及该研究的通讯作者。“通过使用丝绸，纺织和农业废料中的纤维素以及贝类废料中的壳聚糖，以及用于结合它们的所有相对较温和的化学方法，我们正在朝着这一目标取得进展。”

当然，已经存在由工业和研究团体开发的替代皮革产品组合，其重点是使用对环境和动物饲养影响较小的农业副产品或再生材料。这些包括由石油制成的类似皮革的材料(聚氨酯皮革或“皮革”)，树皮，菠萝皮，植物油，橡胶，真菌，甚至由细菌培养产生的纤维素和胶原蛋白制成。

塔夫茨工厂生产的基于丝绸的皮革为所有这些方法提供了一些独特的优势。除了从溶解的丝纤维中衍生出来的产品之外，制造还基于水，仅使用温和的化学物质，在室温下进行，并产生大部分无毒的废物。可以使用计算机化的3D层来制作丝绸皮革材料，该层具有创建可以调整材料强度和柔韧性的规则微图案，用于美学的印刷大图案(例如篮编织)以及用于模拟表面纹理的非常规几何图案的能力。真皮。所得材料(例如皮革)坚固，柔软，柔韧且耐用，并且像天然皮革一样，一旦进入废物流，它们就可以被生物降解。

实际上，丝绸皮革产品可以重新溶解并再生成凝胶状的原料，然后再印刷成新产品

丝绸皮革的制造工艺始于纺织工业中常用的丝绸纤维。这些纤维由丝素蛋白蛋白质聚合物组成，可以将它们分解为水基浆液中的各个蛋白质成分。包含无毒增塑剂甘油和染料的壳聚糖基层通过挤压通过细孔喷嘴印刷到表面上，从而为材料提供柔韧性和强度。壳聚糖本身来源于自然资源，例如螃蟹龙虾和虾壳。一层丝素蛋白与增塑剂和增稠剂(来自植物胶)混合，印刷在基础层的顶部。

将纤维蛋白浆液通过打印机喷嘴挤出会产生剪切力，该剪切力可能有助于蛋白质的排列，从而增强材料，使其具有延展性而不是变脆，并模仿蠕虫或蜘蛛丝腺中发生的自然挤出。改变丝绸层的印刷图案可以提供一系列外观，可调强度和其他物理品质。

与其他方法(如注塑成型或减法制造(如雕刻或从大块中剃除))相比，已知印刷方法(也称为“增材制造”)在使用所产生的材料和产生的废料方面非常保守。

塔夫茨大学的Silklab公司已经开发了多种其他产品，从丝绸到可植入医疗设备到可以通过改变颜色来感知和响应环境的建筑材料。实际上，实验室中已经开发出的许多用于衍生丝蛋白的技术都可以应用于基于丝的皮革，包括附着和嵌入可以感知并响应周围环境的分子。

前研究员Laia Mogas-Soldevila表示：“与其他方法相比，使用丝蛋白具有优势-它具有成熟的通用化学方法，可用于调节材料的质量并嵌入诸如感应分子的智能元素。”在Silklab任职，现为宾夕法尼亚大学斯图尔特·魏茨曼设计学院建筑学助理教授，也是该研究的第一作者。“因此，尽管皮革类材料可能有很多选择，但基于丝绸的皮革具有最适合创新设计的潜力。”