【科技】仿蛛丝结构超韧纤维问世 可扩展到手术设备等应用中

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据最新一期先进材料杂志报道，加拿大研究者直接从蜘蛛丝中获得灵感，开发了超韧性聚合物纤维。

蜘蛛丝的直径是3~8微米，但强度比钢高5~10倍。 纱线质量轻，但具有卓越的伸长率和拉力。 纱线的强力韧性来源于蛋白质链的特殊分子结构。

蒙特利尔理工大学机械工程系的高瑟琳教授说，丝蛋白圈本身就像弹簧，各线圈之间用化学链连接在一起。 主分子的结构链破坏时，化学链断裂。 要想通过拉伸丝蛋白来破坏，需要一边扩大弹簧，一边一个一个地破坏线圈之间的联系，这个过程中会消耗大量的能量。

这项新研究是关于制造具有类丝特征的微米级微结构纤维。 研究人员发现，通过使纱线粘性聚合物溶液流入以一定速度移动的子层，可以构建蜂蜜注入吐司上的不稳定结构，形成一系列的线圈。 不稳定性由流体运动法形成，纤维提供特殊的几何结构。 这样形成的规则周期模式称为不稳定模式。

随着溶剂的蒸发，这种纤维凝固成形。 这些丝状物质形成线圈相互结合后，其中的键具有不稳定的图案。 对制成的纤维进行强力拉伸可以打破结合键。 这和制作纱线一样。

研究人员说，这个项目的目的是了解不稳定的结构如何影响线圈的几何特征。 未来用坚韧纤维织成的复合材料可以用来制造更安全、重量轻、爆炸时也不会碎片化的飞机发动机。 此外，该材料还可以扩展到手术设备、防弹背心、汽车零部件等其他应用。