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仿蛛丝超韧纤维横空出世

发布时间：2015-06-24 浏览次数：

蛛丝：一种性能极佳的线形物

直径3-8微米的蛛丝其韧性优于钢纤维或凯夫拉纤维5-10倍，尽管很轻，蛛丝却有着优越的伸长率和抗延展性，因此人们一直致力于仿制蛛丝以期获得类似产品。

很大程度上，蛛丝的出色强度（屈服前它可以吸收大量能量）来自于结构蛋白质的分子链结构。蒙特利尔工学院机械工程系多量程力学实验室的研究者们对其机械强度的起源有着浓厚的兴趣。

Passieux的另一位指导老师Gosselin教授谈到：“蛛丝蛋白自身像一个弹簧，每个环与相邻环之间存在结合键而紧密相连，在主链结构撕裂之前结合键会断开。也就是说在伸展破坏前，蛋白质链将这些结合键一个一个的打开，并在这个过程中进行大量能量的吸收。这个机制是我们实验室一直力求复制的。”

仿制自然聚合物纤维

他们的研究课题为制造具有和蛛丝类似物理特性的微米级微结构纤维。Passieux说道：“以一定的速度将丝的黏性聚合物溶液倒在底板上，由此制造出一种不稳定结构。这种不稳定性是由流体倾

倒的方式决定的，就如同将蜂蜜以丝状涂抹到吐司上，丝会形成一系列的回路或者丝圈一样。纤维提供了一种特殊的几何结构，一种规则的周期模式，而我们称其为不稳定模式。”

这种纤维随着溶剂的蒸发变成固体。当这些丝状物质形成丝圈或者丝环时，其中的结合键会具备不稳定性。在这一点上，需要对所制备的纤维施加强大的能量来打破结合键，就如同制造蜘蛛丝一样。

Therriault教授解释道：该项目的研究目的是进行不稳定结构对丝圈几何特性的影响研究，因此，我们需要了解纤维的力学特性。而我们所面临的挑战是，制造纤维的过程包含了多种物理特性。因此我们需要借鉴多领域的概念，如流体力学，微观加工，材料强度，聚合物流变学等等。

坚韧纤维复合材料的未来应用

研究人员坚信未来有一天，他们会得到由目前正在研发的坚韧纤维所编织而成的复合材料。这种复合材料能够用来制造更安全，轻便的飞机引擎，这种引擎在发生爆炸的情况下不会碎片四散。同时，也可以扩展应用到手术设备、防弹衣、汽车零件等当中。

来源：玻纤情报网

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