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“一发千钧” 比蜘蛛丝更强韧的人造蚕丝

2022年11月04日 15:57:53来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】自然界很神奇,总存在着一些让我们匪夷所思的材料,蜘蛛丝便是其中之一。天然蜘蛛牵引丝是自然界已知强度最高的天然蛋白纤维,其强度可以达到同质量钢的5到10倍。甚至从某种程度来说,蜘蛛牵引丝是一种非常理想的编制材料。那么为什么人类最终没有将蛛丝投入产品化呢?这是因为想要批量获得蛛丝十分困难,会造成许多不必要的成本浪费。事实上,人们也寻找到了更适合商品化的纤维材料——蚕丝。
 
  与蜘蛛丝一样,蚕丝也是一种天然蛋白纤维,但与蜘蛛丝不同的是,蚕的产丝量十分可观,通过养殖蚕,人们可以获得大量的天然蚕丝。而这也使得蚕丝很早就被应用到生产中,并且发展出了一套非常完整的纺织文化。
 
  但与蜘蛛丝相比,蚕丝显然有许多不足,这点在强度和韧性上有明显的体现。也正因为如此,材料学一直在试图寻找或者生产出一种不逊色与蜘蛛丝强度和韧性的材料。但在过去的测试中,人造丝线的效果,大多不太理想。
 
  不过最近,这个问题似乎得到了突破。天津大学生命科学学院林志教授团队,成功将廉价的普通蚕丝转换成具有超高强度的人造蚕丝,这种人造蚕丝平均强度甚至比天然蛛丝还要高出70%。目前该成果已经发表在国际材料学期刊《物质》上。
 
  据了解,该人造蚕丝的生产过程并不算复杂。首先,使用十二烷基硫酸钠和碳酸钠辅助溶解蚕丝外部黏层,以此来获得分子量较大的再生丝素蛋白,丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,完整的高分子量丝素蛋白分子链可以提高纤维的强度,换言之这样就尽可能的保住了再生丝素蛋白的机械性能。
 
  然后,在纺丝的过程中,是将浓缩的再生丝素蛋白通过微管挤出,并将挤出的蛋白浸泡在含有锌离子和铁离子的溶液中,使其能够迅速凝固成细长的纤维。这种得到的纤维后处理完成后,就可以得到强度和硬度比天然蜘蛛丝更强的纤维材料了。
 
  这项研究成果为蚕丝纺织品提供了新的可能,更重要的是它为人造丝的研发及生产提供了新的思路与技术基础,或许在不远的将来,人造丝编织成的高强度纺织品就会给我们的生活,带来新的改变。
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