摘要 蛛絲比鋼鐵更強韌,比凱夫拉(一種被廣泛用于制作防彈衣等的復合材料)更堅固。不過,人類仿制的蛛絲一直無法同實物相媲美。如今,一個德國研究小組研制出硬度和蛛絲相同的人造纖維,從而使制造...
蛛絲比鋼鐵更強韌,比凱夫拉(一種被廣泛用于制作防彈衣等的復合材料)更堅固。不過,人類仿制的蛛絲一直無法同實物相媲美。如今,一個德國研究小組研制出硬度和蛛絲相同的人造纖維,從而使制造更安全的氣囊成為可能。此前模仿蛛絲的努力集中在兩類分子上。一類創造堅硬的晶體材料,另一類則建立更像凝膠狀的物質。晶體懸浮在凝膠中,從而形成大的蛋白。不過,來自德國拜羅伊特大學的Thomas Scheibel及其同事意識到,這忽視了兩種有助于將絲狀物排列整齊的較小分子。“它們對纖維最終的結構和性能并無貢獻,這也是兩者之前被忽視的原因。”Scheibel表示。
該團隊將蜘蛛的造絲基因拼接到大腸桿菌中,使后者得以在酒精和水的混合溶液中產生全部4種分子。隨后,研究人員利用一種被稱為濕法紡絲的方法拉長纖維,從而創造出人造絲。當在剛剛形成后便被拉長時,該纖維最為堅固,很像蜘蛛用其后肢開始織網,以便將分子拉長并排列整齊。
得到的材料并沒有像蛛絲那樣強韌,但更加有彈性。這意味著它在不斷裂的情況下無法承受很大壓力,但能被拉伸得更長。“這并不奇怪。”Scheibel介紹說,因為真正的蛛絲由3種具有不同屬性的蛋白制成,而他的團隊只利用了構成最具彈性蛋白的基因組。目前,他們正在研制利用全部3種蛋白制成的更高級人造絲。
與此同時,現有纖維的韌性使其無法在制作汽車安全氣囊時得到很好的利用。Scheibel表示,目前由諸如凱夫拉等材料制成的氣囊堅韌有余但彈性不足,而人造絲能解決這一問題,前提是該團隊能擴大生產規模。不過,這或許有點難度。