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中國(guó)科學(xué)家研獲超強(qiáng)韌人造蜘蛛絲 或?qū)⒂糜诟呖站徑档榷囝I(lǐng)域
發(fā)布時(shí)間：2019-11-26 10:12:25
文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
科幻影片中，超級(jí)英雄蜘蛛俠穿梭于摩天大廈之間或緩慢降至地面而毫發(fā)無(wú)損，全憑神奇的蜘蛛絲。如今，這一科學(xué)幻想有望走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。南開(kāi)大學(xué)藥
科幻影片中，超級(jí)英雄“蜘蛛俠”穿梭于摩天大廈之間或緩慢降至地面而毫發(fā)無(wú)損，全憑神奇的“蜘蛛絲”。如今，這一科學(xué)幻想有望走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。南開(kāi)大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、藥學(xué)院、功能高分子教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉遵峰教授團(tuán)隊(duì)使用水凝膠纖維成功制備出了新型超強(qiáng)韌“人造蜘蛛絲”，它強(qiáng)度高、慢回彈、可重復(fù)伸縮，未來(lái)或?qū)⒂糜诟呖站徑档榷囝I(lǐng)域。日前，介紹該成果的論文在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
自然界中的蜘蛛絲具有強(qiáng)大的機(jī)械性能，它表現(xiàn)出極高的抗拉強(qiáng)度，與高等級(jí)合金鋼相當(dāng)。在高濕的環(huán)境下，蜘蛛絲可伸長(zhǎng)5倍，并且伸長(zhǎng)后幾乎不反彈、不旋轉(zhuǎn)。被拉長(zhǎng)的蜘蛛絲遇水還會(huì)恢復(fù)到初始長(zhǎng)度，這使它被來(lái)襲的獵物撞擊而拉長(zhǎng)后，可以自動(dòng)修復(fù)并重新使用。這一切都表明蜘蛛絲具有超強(qiáng)的機(jī)械性能組合。
“人們已經(jīng)嘗試用蠶絲蛋白來(lái)制作人工蜘蛛絲，并取得了一定的成功，但這種方法很難規(guī)模化放大。使用合成方法，制備能模仿蜘蛛絲的上述特性，仍然是一個(gè)難題。”劉遵峰說(shuō)。
經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，劉遵峰團(tuán)隊(duì)采用了一種非常簡(jiǎn)單的方法，成功使用水凝膠纖維制備出了“人造蜘蛛絲”。劉遵峰介紹，水凝膠纖維由聚丙烯酸制成，聚丙烯酸具有核—鞘結(jié)構(gòu)，通過(guò)摻雜二價(jià)離子并加捻，獲得一定的捻度，極大地增加了其強(qiáng)度。這種新材料達(dá)到與天然蜘蛛絲幾乎相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。
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(shí)，人們可以使用由“人造蜘蛛絲”制成的繩索實(shí)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(huì)像橡皮筋一樣會(huì)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。
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