科学家帮助蜘蛛旋转更坚固的丝绸

科学家们已经找到了一种方法，可以使用碳纳米管或石墨烯使蜘蛛旋转出更坚固的丝绸，从而为高强度材料铺平了道路，这些材料可用于制造改进的降落伞和防弹衣。由意大利特伦托大学的尼古拉·普格诺 (Nicola pugno) 教授领导的研究人员成功地让蜘蛛生产出的丝绸的强度是常规材料的三倍，韧性是常规材料的十倍。

这一发现发表在《2D材料》杂志上，可能为一种具有广泛用途的新型生物复合材料铺平道路。“人类已经广泛使用蚕丝已有数千年的历史了，但是最近的研究集中在蜘蛛丝上，因为它具有非常有希望的机械性能，” pugno说。

他说: “就拉伸强度，极限应变，尤其是韧性而言，即使与诸如Kevlar之类的合成纤维相比，它也是最好的纺丝聚合物纤维之一。”“我们已经知道，昆虫的蛋白质基质和硬组织中存在生物矿物，这使它们的下巴，下颌骨和牙齿具有高强度和硬度，” pugno说。

他说: “因此，我们的研究着眼于是否可以通过将各种不同的纳米材料人工结合到蚕丝的生物蛋白质结构中来 '增强' 蜘蛛丝的特性。”为此，研究小组将三种不同的蜘蛛物种暴露于含有碳纳米管或石墨烯的水分散体中。在收集了蜘蛛丝后，研究小组测试了其拉伸强度和韧性。

蜘蛛纺出的最强丝的断裂强度高达5.4千兆帕 (Gpa)，韧性模量高达1,570焦耳/克 (J/g)。研究人员说，相比之下，普通蜘蛛丝的断裂强度约为1.5 Gpa，韧性模量约为150 J/g。“这是迄今为止发现的最高的纤维韧性，其强度可与最强的碳纤维或帽齿媲美，” pugno说。

他说: “我们的结果证明了这一概念，为开发天然高效的蜘蛛纺丝工艺生产增强仿生丝纤维铺平了道路，从而进一步改善了最有前途的强力材料之一。”“这些丝绸的高韧性和对极限应变的抵抗力可能具有降落伞等应用，” 他补充说。