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中國科學(xué)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(xué)家的努力下，人造蜘蛛絲的規(guī)模化生產(chǎn)又近了一步。

11月22日，南開大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點實驗室、藥學(xué)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(xué)術(shù)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(dāng)，其強度高、慢回彈、可重復(fù)伸縮，在能量耗散和減震方面具有巨大的應(yīng)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(lǐng)域。

《自然·通訊》網(wǎng)站截圖

據(jù)科學(xué)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(dāng)。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(zhuǎn)。被拉長的蜘蛛絲遇水還會恢復(fù)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(fù)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(fù)合纖維等各種方式成功地復(fù)制或是部分復(fù)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(guān)。

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(jié)構(gòu)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(dāng)，還具有370?MJ?m?3的高韌性和極高的阻尼能力。

科學(xué)網(wǎng)稱，這一新材料的研獲讓人們可以大膽想象：當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)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(quán)，不得轉(zhuǎn)載。
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