科學(xué)家研獲超強韌人造蜘蛛絲

陳曦 吳軍輝

科幻影片中，超級英雄“蜘蛛俠”穿梭于摩天大廈之間或緩慢降至地面而毫發(fā)無損，全憑神奇的“蜘蛛絲”。如今，這一科學(xué)幻想有望走進現(xiàn)實。南開大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點實驗室、藥學(xué)院、功能高分子教育部重點實驗室劉遵峰教授團隊使用水凝膠纖維成功制備出了新型超強韌“人造蜘蛛絲”，它強度高、慢回彈、可重復(fù)伸縮，未來或?qū)⒂糜诟呖站徑档榷囝I(lǐng)域。日前，介紹該成果的論文在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

自然界中的蜘蛛絲具有強大的機械性能，它表現(xiàn)出極高的抗拉強度，與高等級合金鋼相當(dāng)。在高濕的環(huán)境下，蜘蛛絲可伸長5倍，并且伸長后幾乎不反彈、不旋轉(zhuǎn)。被拉長的蜘蛛絲遇水還會恢復(fù)到初始長度，這使它被來襲的獵物撞擊而拉長后，可以自動修復(fù)并重新使用。這一切都表明蜘蛛絲具有超強的機械性能組合。

“人們已經(jīng)嘗試用蠶絲蛋白來制作人工蜘蛛絲，并取得了一定的成功，但這種方法很難規(guī)模化放大。使用合成方法，制備能模仿蜘蛛絲的上述特性，仍然是一個難題。”劉遵峰說。

經(jīng)過反復(fù)試驗，劉遵峰團隊采用了一種非常簡單的方法，成功使用水凝膠纖維制備出了“人造蜘蛛絲”。劉遵峰介紹，水凝膠纖維由聚丙烯酸制成，聚丙烯酸具有核—鞘結(jié)構(gòu)，通過摻雜二價離子并加捻，獲得一定的捻度，極大地增加了其強度。這種新材料達到與天然蜘蛛絲幾乎相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。

這一新材料的研獲讓人們可以大膽想象：當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時，人們可以使用由“人造蜘蛛絲”制成的繩索實現(xiàn)緩降自救。