據(jù)最新一期《先進(jìn)材料》雜志報(bào)道，加拿大研究人員從蜘蛛絲直接獲取靈感，研制出一種超韌聚合物纖維。蜘蛛絲的直徑雖然只有3到8微米，但強(qiáng)度卻比鋼還要高出5至10倍。蛛絲質(zhì)量很輕，卻具有非凡的延伸性和抗拉伸力。蛛絲超強(qiáng)的韌性源于其蛋白質(zhì)鏈的特殊分子結(jié)構(gòu)。

 

    蒙特利爾理工學(xué)院機(jī)械工程系高瑟琳教授表示，蛛絲蛋白圈本身就像一個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧圈之間以化學(xué)鏈相連。一旦主分子結(jié)構(gòu)鏈被破壞，化學(xué)鏈就會(huì)斷裂。想要通過(guò)拉伸破壞蛛絲蛋白質(zhì)，就需要展開(kāi)彈簧，并且逐個(gè)打破彈簧圈之間的連接，這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗大量的能量。

 

    此項(xiàng)新研究涉及制造出具有類(lèi)蛛絲特性的微米級(jí)微結(jié)構(gòu)纖維。研究人員稱(chēng)，將絲的黏性聚合物溶液倒入以一定速率移動(dòng)的子層，就可構(gòu)建出一種不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并形成一系列的絲圈，這一過(guò)程類(lèi)似于將蜂蜜倒在一片烤面包上。不穩(wěn)定性由流體運(yùn)動(dòng)方式形成，纖維提供了一種特殊的幾何結(jié)構(gòu)。研究人員將由此形成的這種規(guī)則周期模式稱(chēng)為不穩(wěn)定模式。

 

    隨著溶劑的蒸發(fā)，這種纖維就凝固成型。當(dāng)這些絲狀物質(zhì)形成絲圈并相互結(jié)合時(shí)，其中的結(jié)合鍵就會(huì)具備不穩(wěn)定模式。對(duì)制成的纖維施以強(qiáng)力拉伸后，就可打破結(jié)合鍵，這一過(guò)程就如同蛛絲的創(chuàng)建一般。

 

    研究人員稱(chēng)，該項(xiàng)目旨在了解不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)如何影響絲圈的幾何特性。未來(lái)由堅(jiān)韌纖維編織而成的復(fù)合材料將可用以制造更加安全和輕便，甚至在爆炸時(shí)都不會(huì)碎片化的飛機(jī)引擎。同時(shí)，這種材料也可擴(kuò)展到手術(shù)設(shè)備、防彈衣、汽車(chē)零件等其他應(yīng)用中。(記者馮衛(wèi)東）