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一發(fā)千鈞 《蜘蛛俠》里的“科技”竟走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)
2024年10月12日 16:38:03
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5046
蜘蛛絲是目前已知的最堅(jiān)韌的天然生物聚合物之一，其強(qiáng)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(qiáng)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(chǔ)不霉的特點(diǎn)。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(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔軟又具有很大強(qiáng)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(jiān)韌的天然生物聚合物之一，其強(qiáng)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(qiáng)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(chǔ)不霉的特點(diǎn)。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(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔軟又具有很大強(qiáng)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(lè)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(kāi)發(fā)出了對(duì)應(yīng)的發(fā)射裝置。甚至還誕生了一個(gè)著名場(chǎng)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(dòng)漫及電影中的場(chǎng)景，卻成為研究人員開(kāi)發(fā)技術(shù)的靈感，并在最近走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。據(jù)悉美國(guó)塔夫茨大學(xué)團(tuán)隊(duì)受《蜘蛛俠》的影響，開(kāi)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(diǎn)在于其獨(dú)特的化學(xué)組成與復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。而研究團(tuán)隊(duì)在一次實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)，使用丙酮清潔盛放過(guò)絲素蛋白的玻璃器皿時(shí)，底部會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀物質(zhì)。而這也成為了解決復(fù)制蜘蛛絲過(guò)程中一些工程挑戰(zhàn)的突破口。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，絲素蛋白溶液在接觸到乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑時(shí)會(huì)緩慢固化成半固體水凝膠，而多巴胺可以加速這個(gè)過(guò)程，讓固化過(guò)程變得非常快速。
基于這一結(jié)論，團(tuán)隊(duì)首先從從蠶蛾繭中提取絲素蛋白，并通過(guò)煮沸處理，將其分解成基本蛋白質(zhì)成分，并通過(guò)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(qiáng)大黏附力和抗拉強(qiáng)度的纖維。在接觸物體后，丙酮蒸發(fā)，纖維便會(huì)牢牢附著于接觸物體。
而為了進(jìn)一步提升纖維強(qiáng)度，研究團(tuán)隊(duì)還在其中加入了源自昆蟲(chóng)外骨骼的殼聚糖以及硼酸鹽緩沖劑。據(jù)測(cè)試，纖維的抗拉強(qiáng)度因此提高至原來(lái)的200倍黏附性增強(qiáng)了18倍。更重要的一點(diǎn)是，這種纖維的粗細(xì)在制造過(guò)程中可以通過(guò)針頭的尺寸控制，進(jìn)一步提升了其應(yīng)用的范圍。
相信隨著工藝的進(jìn)一步成熟，這種新型的人造“蛛絲”，能夠?yàn)槲覀兊纳顜?lái)更多的可能。
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