新型纤维能提起超自重80倍物体
发布时间: 2024-10-12 19:57:12
丝素蛋白溶液凝固成纤维，黏附并提起实验室玻璃烧杯。图片来源：美国塔夫茨大学
科技日报北京10月11日电（记者张梦然）据最新一期《先进功能材料》杂志报道，美国塔夫茨大学团队受《蜘蛛侠》中手腕射出蛛网的科幻场景启发，发明了一种能够发射类似蛛丝的技术。
这项技术利用了从蚕蛾茧中提取的丝素蛋白，经过煮沸处理后分解成基本蛋白质成分。当这种丝素蛋白溶液通过细孔针挤出，并与特定添加剂混合时，会在接触空气后迅速凝固，形成一种具有强大黏附力和抗拉强度的纤维。
在稍早时间的一次实验中，研究团队意外发现，当使用丙酮清洁玻璃器皿时，底部出现了网状物质。这一偶然现象帮助解决了复制蜘蛛丝过程中遇到的一些工程挑战。丝素蛋白溶液在接触到乙醇或丙酮等有机溶剂时会缓慢固化成半固体水凝胶，但加入多巴胺作为黏合剂成分后，固化过程变得非常快速。多巴胺的作用机制类似于海洋生物藤壶所使用的化学反应，能促进纤维牢固地黏附于各种表面。
为了进一步优化纤维性能，团队将多巴胺添加到丝素蛋白溶液中，这有助于加速液体向固体转变的过程。通过同轴针头注射，细丝溶液被一层丙酮包围，在空中即刻引发凝固。随着丙酮蒸发，形成的纤维便可立即附着于接触物体上。此外，他们还引入了壳聚糖（源自昆虫外骨骼）将纤维的抗拉强度提高至原来的200倍，用硼酸盐缓冲剂让黏附性增强约18倍。
最终制得的纤维直径范围广泛，从比人类头发丝还细到接近半毫米不等，取决于所用针头的尺寸。该装置产生的纤维展现出惊人的承重能力，甚至能够提起超过自重80倍的物体。为验证这一点，团队成功展示了从大约12厘米远的距离，使用这种纤维提起蚕茧、钢螺栓、漂浮于水面的实验室试管、部分埋藏于沙中的手术刀及木块等多种物品。
（原标题：《蜘蛛侠》中科幻场景在实验室重现，新型纤维能提起超自重八十倍物体）
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