一個(gè)來(lái)自劍橋大學(xué)的建筑師和化學(xué)家團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種具有超強(qiáng)延展性的強(qiáng)力纖維，大部分都是由水構(gòu)成的，可被用于制造織物、傳感器和其他材料。這種纖維由于能吸收大量能量，因此就像是微型彈力繩，是可持續(xù)的無(wú)毒纖維，可在室溫下制造。
這一新方法不僅在先前制造合成蜘蛛絲的方法上進(jìn)行了改進(jìn)，不再需要高能程序或者有害溶劑，還能大幅提升制造所有種類合成纖維的方法，因?yàn)槠渌悇e的合成纖維也依賴于高能、有毒方法。這一成果已發(fā)表在國(guó)家科學(xué)院論文集上。
蜘蛛絲是自然界中最堅(jiān)韌的材料之一，科學(xué)家試圖模擬其性質(zhì)，應(yīng)用于大量應(yīng)用之中，成功的程度各異。來(lái)自劍橋大學(xué)建筑系的共同作者Darshil Shah博士說(shuō)道："我們還沒(méi)有完全重建出蜘蛛吐絲的優(yōu)雅。"
劍橋團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這種纖維是由一種名為水凝膠的糊狀材料"紡"成的，其中98%都是水。剩余的2%由二氧化硅和纖維素構(gòu)成，兩者都可在自然界中得到，并通過(guò)被稱為瓜環(huán)的筒狀分子"手銬"結(jié)合到一起。不同成分之間的化學(xué)作用使得能從凝膠中抽出一條長(zhǎng)長(zhǎng)的纖維。
這些纖維從水凝膠中抽出，形成長(zhǎng)長(zhǎng)的極薄細(xì)線，直徑僅為百萬(wàn)分之一米。經(jīng)過(guò)約30秒，水分蒸發(fā)，剩下的就是既堅(jiān)韌又可延展的纖維。
Shah說(shuō)道："雖然我們的纖維比不上最堅(jiān)韌的蜘蛛絲，但也能支撐100到150兆帕的壓強(qiáng)，類似于其他合成和自然絲。但我們的纖維是無(wú)毒的，而且制造并不怎么耗能。"
這種纖維在室溫下能自組裝，被超分子主-客體化學(xué)過(guò)程所結(jié)合，這種化學(xué)過(guò)程依賴于分子間的弱相互作用力而非原子共享電子的共價(jià)鍵。
劍橋大學(xué)化學(xué)系博士研究生、論文第一作者Yuchao Wu說(shuō)道："當(dāng)你觀察這些纖維時(shí)，你可以發(fā)現(xiàn)在不同尺度上將他們結(jié)合起來(lái)的各種不同作用力。這像是一個(gè)層級(jí)架構(gòu)，形成復(fù)雜的組合性質(zhì)。"
這種纖維的強(qiáng)度超過(guò)了其他合成纖維，比如基于纖維素的纖維膠和人造絲，還超過(guò)了類似人類或者動(dòng)物毛發(fā)等自然纖維。
除了強(qiáng)度，這種纖維還表現(xiàn)出了非常高的吸震能力，意味著它們能吸收大量能量，就像是彈力繩?，F(xiàn)在沒(méi)有幾種合成纖維具有這一能力，但高阻尼是蜘蛛絲的特性之一。研究者發(fā)現(xiàn)這種纖維的減震能力在某些情況下甚至超越了自然絲。
Shah說(shuō)道："我們認(rèn)為這種纖維制造方法可以成為當(dāng)前制造方法的一種可持續(xù)替代品。"研究者計(jì)劃進(jìn)一步探索這種纖維的化學(xué)性質(zhì)，包括制造紗線和編織纖維。
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