通過蜘蛛制得增強蜘蛛絲

通過蜘蛛制得增強蜘蛛絲

意大利特倫托(Trento)大學的研究者們已掌握了通過蜘蛛制得力學性能更優異的蜘蛛絲的方法。

昆蟲、蠕蟲、螞蟻和蜘蛛的蛋白質基體與體內組織會自然結合一些金屬(如鋅、錳及銅等)，使其牙齒、頜骨、下頜骨及產卵器等硬化，同時提高絲的韌性。因此，人工將金屬甚至絕緣材料或半導體材料結合到這些蛋白質結構中，可用于制備增強基體。很多研究團隊報道了通過多脈沖氣相滲透法向蜘蛛絲的蛋白質結構中引入金屬，可使其韌性模量從131 MPa增加到1.5 GPa。這些力學性能或電學性能增強的生物材料可能會創新應用于紡織服裝和醫學神經再生領域。也有關于用胺功能化的多壁碳納米管涂覆在蜘蛛絲表面，或用碲化鎘、磁石或金納米顆粒等涂覆制備導電纖維，應用于熒光、磁學或電學等方面的報道。而在此之前，均未實現向蜘蛛絲內部蛋白質結構中引入這類材料。也有研究者將蜘蛛置于碳納米管或石墨烯分散液中，直接由蜘蛛紡絲制備含碳納米管或石墨烯的蜘蛛絲。

特倫托大學的研究者們發現，就斷裂強度、楊氏模量和韌性模量等而言，與原蜘蛛絲相比，改性后蜘蛛絲的力學性能顯著提高。經測試，其斷裂強度高達5.4 GPa，楊氏模量達47.8 GPa，韌性模量高達2.1 GPa，為目前報道過的纖維韌性模量所能達到的最高值，即便是與當下韌性最大的編織纖維相比，也是如此。向蜘蛛絲內部蛋白質結構中引入材料后，蜘蛛能吐出韌性最大的纖維，并具有與碳纖維或帽貝齒相當的強度。通過盤結還可以進一步提高其韌性。蜘蛛在將石墨烯和碳納米管紡成絲的同時，還可有效地將這些材料從其體內組織中消除。通過拉曼光譜可監測到蜘蛛絲中碳納米管和石墨烯的存在。與合成的重組絲相比，蜘蛛天然且高效的吐絲可以收集形成更多的蜘蛛絲纖維，這也意味著可有效增強最合適的蜘蛛絲材料。

這種新的增強工藝也可應用于其他動物或植物上，從而得到一系列新的適用于最終應用的仿生材料。

陳書云 譯王依民 校

圖8　擠出機部分

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歷史加工信息被儲存在工藝數據文件中，通過工藝數據、信息及用戶檔案形式綜合歸檔數據和事件，以實現高性能。由于強大的壓縮功能，記憶需求很低。在WinCC基礎系統中，可以存儲512個文檔變量。WinCC中的趨勢曲線和數據表可采用不同的方式導出，最簡便的方式是使用Microsoft Excel。

基于對所有參數的持續監控，確保了較高的加工穩定性。通過多功能生產線MVS的遠程維護模塊，可以很容易地通知紡絲生產線上操作人員，確保纖維質量最佳化。

胡紫東 譯王依民 校