天然蛛丝已经够强了?不,人造蛛丝秒杀它,更强韧,还能传输电信号

天然蛛丝已经够强了?不,人造蛛丝秒杀它,更强韧,还能传输电信号

近日，南开大学、东华大学和中国药科大学联合团队在人造蛛丝领域取得重大突破。他们研发出一种强度达到1.61吉帕斯卡、韧性达到466兆焦/立方米的人造蛛丝，超越自然界最强韧的达尔文树皮蛛丝。同时，还开发出一种可传输电信号的仿生黏附型人造蛛丝，兼具高强度、高韧性和离子导电性。这两项成果已发表于国际期刊《先进材料》。

在自然界中，蜘蛛丝以其独特的性能而闻名。蜘蛛会一圈圈编制出经纬线，形成一张规整、漂亮的蛛网，这不仅是蜘蛛的家，也是它赖以生存的捕猎武器。蜘蛛丝的主要成分是蜘蛛丝蛋白，其中包括甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等氨基酸单体蛋白质分子链。这种结构使得蜘蛛丝既具有很好的弹性，又具有很高的强度。

研究表明，蜘蛛丝的强度可以达到1.6 GPa，比钢铁高出四倍；韧性可以达到160 MJ/m3，比凯夫拉纤维高出十倍；延展性可以达到30%，比尼龙高出一倍。此外，蜘蛛丝还具有良好的透明度、导光性、导热性能以及湿度响应和水响应特性。

一直以来，制备人造蛛丝的常用方法是采用蛛丝蛋白或者重组蛋白进行纺丝，但其性能与天然蛛丝相去甚远。南开大学教授刘遵峰团队创新性地提出了采用凝胶纺丝方法制备人造蛛丝。此次，联合团队研发出一种表层带有类皮肤褶皱结构的人造蛛丝。这种结构使得人造蛛丝的强度达到1.61吉帕斯卡，韧性达到466兆焦/立方米，刷新了世界纪录。

此外，联合团队还开发了一种用于生物电信号传输的可纺黏性导电人造蛛丝材料。这种人造蛛丝具有优异的黏附性、力学强度和信号传输功能，未来可应用于生物电极、脑机接口、可穿戴电子设备和神经态计算机等领域。

这项研究不仅展示了中国科学家在新材料领域的重大突破，也为未来开发高性能材料提供了新的思路和方向。