比蛛丝强度还高70%的人造超强蚕丝

2022-03-21 04:03:12高凌云
现代物理知识 2022年6期
关键词:研究

尽管蛛丝的强度最高,然而蜘蛛因领地性强又好斗而无法养殖。次优选择是将蜘蛛DNA植入蚕的体内,但这个过程昂贵且难以实现规模化。现在,天津大学的研究人员发现,通过去除蚕丝外层的粘性,然后手工纺丝,可以使蚕丝强度比蛛丝高出70%,他们将研究论文发表在10月6日的《物质》(Matter)期刊上。

蚕丝历来用于制作皇室华服,而在今天,以蚕丝为基础的材料可在生物医学中作为外科缝线和心脏修补网状织物材料。由于其生物相容性、机械性能和食物降解性,也被用于组织再生实验。

蚕丝的生产方式是养蚕,蚕在化茧成蛾的过程中,用柔软的丝建造棉球一样的茧。而蛛网的主要结构丝——拖丝,是蜘蛛从高处掉下来时要用的救生索,所以自然更加结实耐用。当其他科学家结合蜘蛛DNA 制造蚕丝时,天津大学研究组却使用普通蚕丝,因为其更易获得,也好管理。

天然蚕丝纤维由蚕丝胶包裹的纤维芯组成,科学家们将普通家蚕丝放入一池化学物质中煮熟,以溶解这种胶,同时最大限度地减少蚕丝蛋白的降解。接着,为了增强纺丝的强度,研究组将蚕丝凝固在金属和糖的溶液中。

经过手工纺丝和拉丝,这些丝比原来的蚕丝更细,几乎达到蛛丝大小。研究人员在显微镜下观察后,认为其“光滑而坚固”,可以承受外力。研究组希望他们的研究能为高性能人造丝绸的工业生产,开辟一条道路。


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