作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2015/3/9 8:53:36
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人造纤维坚若蛛丝

图片来源:Alberto Ghizzi Panizza

本报讯 蛛丝比钢铁更强韧,比凯夫拉(一种被广泛用于制作防弹衣等的复合材料)更坚固。不过,人类仿制的蛛丝一直无法同实物相媲美。如今,一个德国研究小组研制出硬度和蛛丝相同的人造纤维,从而使制造更安全的气囊成为可能。

此前模仿蛛丝的努力集中在两类分子上。一类创造坚硬的晶体材料,另一类则建立更像凝胶状的物质。晶体悬浮在凝胶中,从而形成大的蛋白。不过,来自德国拜罗伊特大学的Thomas Scheibel及其同事意识到,这忽视了两种有助于将丝状物排列整齐的较小分子。“它们对纤维最终的结构和性能并无贡献,这也是两者之前被忽视的原因。”Scheibel表示。

该团队将蜘蛛的造丝基因拼接到大肠杆菌中,使后者得以在酒精和水的混合溶液中产生全部4种分子。随后,研究人员利用一种被称为湿法纺丝的方法拉长纤维,从而创造出人造丝。当在刚刚形成后便被拉长时,该纤维最为坚固,很像蜘蛛用其后肢开始织网,以便将分子拉长并排列整齐。

得到的材料并没有像蛛丝那样强韧,但更加有弹性。这意味着它在不断裂的情况下无法承受很大压力,但能被拉伸得更长。“这并不奇怪。”Scheibel介绍说,因为真正的蛛丝由3种具有不同属性的蛋白制成,而他的团队只利用了构成最具弹性蛋白的基因组。目前,他们正在研制利用全部3种蛋白制成的更高级人造丝。

与此同时,现有纤维的韧性使其无法在制作汽车安全气囊时得到很好的利用。Scheibel表示,目前由诸如凯夫拉等材料制成的气囊坚韧有余但弹性不足,而人造丝能解决这一问题,前提是该团队能扩大生产规模。不过,这或许有点难度。(宗华)

《中国科学报》 (2015-03-09 第2版 国际)
 
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