蜘蛛侠不是梦!人造蛛丝来了!

蜘蛛丝强度甚于钢丝,却又比碳纤维更轻巧,能够被拉伸到原来140%的长度而不断裂。比如漫威英雄——蜘蛛侠借助蜘蛛丝与伙伴们一起打击犯罪。


  因此,蜘蛛丝的柔韧特性一直以来都吸引着科研人员的目光。英法高校研究者近日公布的一项成果正是破解了这其中的原理,并基于此研制出新材料,未来有望在多个领域得到应用。


纤细的蜘蛛丝织就的网在被风吹袭和猎物撞击后往往能恢复原状。英国大学的研究人员进行深入分析后发现,上述特性的一个重要原因就是蛛丝被众多微小的黏液珠包裹,这些黏液珠表面由于具有一定张力,因此它们能起到绞盘作用,当蛛丝被拉伸后水珠会将其“回收”,这就保证了蛛丝具有很强的回弹力,确保蛛网能像蹦床一样经受一定冲击力。



         蜘蛛丝上附着的这些黏液珠不仅能让蛛网更好地黏住猎物,还能让蛛丝时刻保持弹性。
据这项发表在美国《国家科学院学报》上的成果显示,研究团队基于蛛丝保持柔韧性的原理,在实验室中制造了类似的合成材料——用油滴取代了黏液珠,让塑料丝“扮演”蜘蛛丝的角色。实验结果显示,这种材料在拉伸和压缩中都具备了蜘蛛丝般的柔韧性,油滴也同样发挥了绞盘的作用。


研究人员以一种凝胶为原料,利用纺丝方法从中拉出长丝,与蜘蛛吐丝类似。这种凝胶的成分98%是水,其余成分是经过特殊处理的二氧化硅纳米粒子和纤维素,由一种被称为瓜环的筒状分子“手铐”铐在一起。在凝胶中富含水的环境下,不同分子间的相互作用使它们结合形成复杂的超分子结构,从而可以在室温下拉成直径仅几微米的长丝。约30秒后,丝线中的水分挥发,留下韧性和弹性都很高的纤维。这种纤维的抗拉强度约为100兆帕到150兆帕,大约相当于天然蛛丝的十分之一,高于粘胶纤维和人造丝等部分合成纤维,以及人和动物毛发等天然纤维。此外,它还有非常高的阻尼,像蹦极绳一样可以吸收大量能量。

  这种新型人造纤维可用多种原料来制造,未来预计在包括复杂结构的微细加工、微电机以及各种可伸缩系统中都会有很好的应用,使它可用于制造特殊纺织品、传感器等等。