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“一發(fā)千鈞” 比蜘蛛絲更強韌的人造蠶絲

2022-11-04 15:57:53來源:儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞:人造閱讀量:4213
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  【儀器網(wǎng) 材料化工】自然界很神奇,總存在著一些讓我們匪夷所思的材料,蜘蛛絲便是其中之一。天然蜘蛛牽引絲是自然界已知強度最高的天然蛋白纖維,其強度可以達到同質(zhì)量鋼的5到10倍。甚至從某種程度來說,蜘蛛牽引絲是一種非常理想的編制材料。那么為什么人類最終沒有將蛛絲投入產(chǎn)品化呢?這是因為想要批量獲得蛛絲十分困難,會造成許多不必要的成本浪費。事實上,人們也尋找到了更適合商品化的纖維材料——蠶絲。
 
  與蜘蛛絲一樣,蠶絲也是一種天然蛋白纖維,但與蜘蛛絲不同的是,蠶的產(chǎn)絲量十分可觀,通過養(yǎng)殖蠶,人們可以獲得大量的天然蠶絲。而這也使得蠶絲很早就被應(yīng)用到生產(chǎn)中,并且發(fā)展出了一套非常完整的紡織文化。
 
  但與蜘蛛絲相比,蠶絲顯然有許多不足,這點在強度和韌性上有明顯的體現(xiàn)。也正因為如此,材料學(xué)一直在試圖尋找或者生產(chǎn)出一種不遜色與蜘蛛絲強度和韌性的材料。但在過去的測試中,人造絲線的效果,大多不太理想。
 
  不過最近,這個問題似乎得到了突破。天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林志教授團隊,成功將廉價的普通蠶絲轉(zhuǎn)換成具有超高強度的人造蠶絲,這種人造蠶絲平均強度甚至比天然蛛絲還要高出70%。目前該成果已經(jīng)發(fā)表在國際材料學(xué)期刊《物質(zhì)》上。
 
  據(jù)了解,該人造蠶絲的生產(chǎn)過程并不算復(fù)雜。首先,使用十二烷基硫酸鈉和碳酸鈉輔助溶解蠶絲外部黏層,以此來獲得分子量較大的再生絲素蛋白,絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白,完整的高分子量絲素蛋白分子鏈可以提高纖維的強度,換言之這樣就盡可能的保住了再生絲素蛋白的機械性能。
 
  然后,在紡絲的過程中,是將濃縮的再生絲素蛋白通過微管擠出,并將擠出的蛋白浸泡在含有鋅離子和鐵離子的溶液中,使其能夠迅速凝固成細長的纖維。這種得到的纖維后處理完成后,就可以得到強度和硬度比天然蜘蛛絲更強的纖維材料了。
 
  這項研究成果為蠶絲紡織品提供了新的可能,更重要的是它為人造絲的研發(fā)及生產(chǎn)提供了新的思路與技術(shù)基礎(chǔ),或許在不遠的將來,人造絲編織成的高強度紡織品就會給我們的生活,帶來新的改變。
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