英国生产人造蛛丝 无毒高强度未来应用多方面

英國生產人造蛛絲 無毒高強度未來應用多方面-熱點

想必很多人都看過《蜘蛛俠》這部超英雄電影,在生活中我們對蜘蛛絲接觸也比較多。但是我們對蜘蛛絲的了解甚少。蜘蛛絲是由蜘蛛所自然分泌從絲腺抽出的纖維,大部分成分是蛋白質所構成。我們都知道蜘蛛有很大的腹部,而腹部中具有多種腺體,這些腺體是蜘蛛身上專門分泌絲蛋白的,通稱為絲腺。

英国生产人造蛛丝 无毒高强度未来应用多方面
英国生产人造蛛丝 无毒高强度未来应用多方面

蜘蛛絲的強度(單位截面積下的張力)比高質量的鋼鐵的強度還大出許多,能與許多人造的聚酰胺纖維強度相比。蜘蛛絲的延展性十分強,能拉長至原長度的1.4倍不出現仍斷裂。最重要的同等強度的纖維無法拉長不出現斷裂。蜘蛛絲在紡織業、醫療和軍事方面都有很大方面的應用。

劍橋大學的建築師和化學家已經設計出了一種強力,超​​彈性,無毒和可持續的人造蜘蛛絲,而其主要成分由98%的水製成的。新的人造纖維在室溫下由水凝膠紡絲,製造成本較低,同時具有許多真正的蜘蛛絲的性質。

蜘蛛絲幾個世紀以來都被認為是一種潛在的奇蹟材料。蜘蛛捕捉獵物和虛構的超級英雄都是用蜘蛛絲來捕捉獵物,它也可以紡成非常細的絲線,並且可以編織成細膩平滑的布料,也可以組合稱高強度纖維在建築方面有所應用。

蜘蛛丝几个世纪以来都被认为是一种潜在的奇迹材料。
蜘蛛丝几个世纪以来都被认为是一种潜在的奇迹材料。

與蠶不同,蜘蛛是臭名昭著的“食人族”,不能進行養殖。而絲是糖和脂質混合的蛋白質,其構造是令人頭疼的複雜,並且在實驗室中復制是非常困難的。

劍橋團隊做出各種嘗試來模擬製造蜘蛛絲所分泌的纖維,但是那些纖維通常涉及高溫和有毒溶劑。於是劍橋隊更換做法,從水凝膠開始,水凝膠是由98%的水組成的物質,通過分子手銬,稱為葫蘆素,由二氧化矽和纖維素組成。由於構成水凝膠的化合物是相互作用的方式完成的,那麼團隊可以從凝膠中拉出非常長的超分子聚合物纖維,當分子通過共享電子鍵合在一起時,就可以在室溫下進行組裝。

據團隊介紹,在旋轉的30秒內,其水凝膠的水分從纖維中蒸發出的直徑只有幾百萬分之一米,這樣的“人造蛛絲”變得強壯而且具有與真正的蜘蛛絲相似的性質。例如,水凝膠絲具有類似的非常高的阻尼能力,這意味著它可以像蹦極繩一樣通過拉伸吸收大量的能量。事實上,它的能力甚至超過一些天然的絲綢。