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中國科學家以非蛋白制法研獲超強韌人造蜘蛛絲

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2019-11-26 11:03:11 字號：A- A A+ 來源：觀察者網(wǎng)

最后更新: 2019-11-26 11:51:27

（觀察者網(wǎng) 訊）

在中國科學家的努力下，人造蜘蛛絲的規(guī)?；a(chǎn)又近了一步。

11月22日，南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室、藥學院、功能高分子教育部重點實驗室劉遵峰教授團隊在國際學術期刊《自然·通訊》（影響因子12.19）上發(fā)文，稱他們研究出了一種人造蜘蛛絲，這種絲的機械性能與天然蜘蛛絲相當，其強度高、慢回彈、可重復伸縮，在能量耗散和減震方面具有巨大的應用潛力，未來可用于救生、高層逃生繩、直升機懸梯、降落傘繩索等多個領域。

《自然·通訊》網(wǎng)站截圖

據(jù)科學網(wǎng)介紹，自然界中的蜘蛛絲具有強大的機械性能，它表現(xiàn)出極高的抗拉強度，與高等級合金鋼相當。在高濕的環(huán)境下，蜘蛛絲可伸長5倍，并且伸長后幾乎不反彈、不旋轉。被拉長的蜘蛛絲遇水還會恢復到初始長度，這使它被來襲的獵物撞擊而拉長后，可以自動修復并重新使用。這一切都表明蜘蛛絲具有超強的機械性能組合。

劉遵峰團隊在文章中稱，目前人們已經(jīng)通過蛋白纖維、超分子水凝膠纖維、碳納米管復合纖維等各種方式成功地復制或是部分復制蜘蛛絲的機械性能，但通過不基于蛋白的方法制備人造蜘蛛絲仍然很困難。

他表示，之所以要研究非蛋白的制備方法，是因為目前基于蛋白的制備方法很難規(guī)模化放大。在其團隊看來，非蛋白制備方法之所以遇到困難，可能是因為此前人們在研制人造蜘蛛絲時，很少會考慮到水。而蜘蛛絲作為一種天然的水凝膠纖維，它的形成可能跟水密切相關。

于是，劉遵峰團隊用聚丙烯酸和二氧化硅納米顆粒交聯(lián)制出有層級結構的水凝膠纖維，并通過摻雜二價離子和加捻來增強其強度，最后通過控制纖維芯和纖維鞘部分的水分蒸發(fā)速率完成材料的自組裝。

據(jù)文章介紹，這種人造蜘蛛絲抗拉強度為895MPa，其機械性能與天然蜘蛛絲相當，還具有370?MJ?m?3的高韌性和極高的阻尼能力。

科學網(wǎng)稱，這一新材料的研獲讓人們可以大膽想象：當高層建筑發(fā)生火災等緊急情況時，人們可以使用由“人造蜘蛛絲”制成的繩索實現(xiàn)緩降自救。這根特殊的繩索可以承受人體重量，緩慢拉伸且不會像橡皮筋一樣會回彈。這大大降低了人體或物體下降的速度，從而起到緩沖作用。

若想查看論文原文，請點擊這里。
本文系觀察者網(wǎng)獨家稿件，未經(jīng)授權，不得轉載。
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