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一發(fā)千鈞 《蜘蛛俠》里的“科技”竟走進了現(xiàn)實
2024年10月12日 16:38:03
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：5026
蜘蛛絲是目前已知的最堅韌的天然生物聚合物之一，其強韌的物理性質(zhì)甚至鋼材都難以媲美。研究結(jié)果顯示，蜘蛛絲的強度是鋼的6倍，并且，即便在零下60℃，蜘蛛絲仍能保留其良好的彈性。此外，蜘蛛絲還有久儲不霉的特點。也正因如此，業(yè)界一直再尋找一種人造蛛絲的方法，以此來實現(xiàn)生產(chǎn)柔軟又具有很大強度的“生物鋼”的想法。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】蜘蛛絲是目前已知的最堅韌的天然生物聚合物之一，其強韌的物理性質(zhì)甚至鋼材都難以媲美。研究結(jié)果顯示，蜘蛛絲的強度是鋼的6倍，并且，即便在零下60℃，蜘蛛絲仍能保留其良好的彈性。此外，蜘蛛絲還有久儲不霉的特點。也正因如此，業(yè)界一直再尋找一種人造蛛絲的方法，以此來實現(xiàn)生產(chǎn)柔軟又具有很大強度的“生物鋼”的想法。
甚至這種想法在影視作品中就有體現(xiàn)。像大家津津樂道的超英IP《蜘蛛俠》中，主角彼得·帕克在變異之后，就研發(fā)出了一種人造蛛絲，并且開發(fā)出了對應(yīng)的發(fā)射裝置。甚至還誕生了一個著名場面——手腕射出的粘液在空氣中瞬間凝固成蛛絲，并拉著蛛絲在高樓大廈之間蕩秋千。
而這種原本屬于動漫及電影中的場景，卻成為研究人員開發(fā)技術(shù)的靈感，并在最近走進了現(xiàn)實。據(jù)悉美國塔夫茨大學(xué)團隊受《蜘蛛俠》的影響，開發(fā)了一種能提起超自重80倍物體的新型纖維。
復(fù)制蜘蛛絲的主要難點在于其獨特的化學(xué)組成與復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。而研究團隊在一次實驗中意外發(fā)現(xiàn)，使用丙酮清潔盛放過絲素蛋白的玻璃器皿時，底部會出現(xiàn)網(wǎng)狀物質(zhì)。而這也成為了解決復(fù)制蜘蛛絲過程中一些工程挑戰(zhàn)的突破口。簡單來說，絲素蛋白溶液在接觸到乙醇或丙酮等有機溶劑時會緩慢固化成半固體水凝膠，而多巴胺可以加速這個過程，讓固化過程變得非?？焖?。
基于這一結(jié)論，團隊首先從從蠶蛾繭中提取絲素蛋白，并通過煮沸處理，將其分解成基本蛋白質(zhì)成分，并通過混入黏合劑然后從同軸針頭擠出，使其被丙酮包圍在接觸空氣后迅速凝固，形成一種具有強大黏附力和抗拉強度的纖維。在接觸物體后，丙酮蒸發(fā)，纖維便會牢牢附著于接觸物體。
而為了進一步提升纖維強度，研究團隊還在其中加入了源自昆蟲外骨骼的殼聚糖以及硼酸鹽緩沖劑。據(jù)測試，纖維的抗拉強度因此提高至原來的200倍黏附性增強了18倍。更重要的一點是，這種纖維的粗細在制造過程中可以通過針頭的尺寸控制，進一步提升了其應(yīng)用的范圍。
相信隨著工藝的進一步成熟，這種新型的人造“蛛絲”，能夠為我們的生活帶來更多的可能。
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