商業會蠶絲強度不如超蛛絲？科學家扭轉局勢

作為科學界已知的最堅固的材料之一，蜘蛛絲經常處于工程突破的中心，而一項涉及快速化學浴的新研究可能將這項研究帶入新的領域。據悉，科學家們已經開發出一種新的蠶絲處理方法，其通過改變構成來提高性能，其成品的強度比蜘蛛絲高出70%。

科學家們一直在努力以一些有趣的方式復制蜘蛛絲的驚人特性。養殖蜘蛛以大量生產這種材料是一種可能性，但它們的領地性質并不適合這些環境。

已經有研究人員通過工程細菌來生產它們自己版本的絲綢并創造出具有許多跟蜘蛛絲相同特性的合成版本。一些創造性進展甚至還涉及到給蜘蛛喂食石墨烯以使它們的絲更強壯或添加納米晶體以使合成版本的絲比真正的絲更強壯、更堅韌。

蠶用來結繭的絲則是這些研究界的另一個興趣點。養蠶產生了世界上幾乎所有的商業用絲，但它的耐久性比蜘蛛絲低，所以它的用途主要限于時裝和紡織品。人們已經看到科學家們通過設計化學處理方法使蠶絲更加堅硬來解決這個問題，而現在中國天津大學的一個團隊已經提出了自己的一個有希望的配方。

該團隊以天然蠶絲為出發點。這個過程包括將蠶絲放在化學藥劑中煮沸、溶解包裹在蠶絲核心纖維上的膠水層，但盡量減少對蠶絲蛋白質的損害。然后，蠶絲在金屬和糖的浴液中凝固從而進一步增加它的強度。

“由于蠶絲在結構上跟蛋殼蜘蛛絲非常相似，而蛋殼蜘蛛絲以前被證明在鋅和鐵的混合浴中表現良好，所以我們認為要測試這種替代方法以避免在其他地方使用的危險條件，”研究論文第一作者、天津大學的生物化學家Zhi Lin說道：“蔗糖--一種糖的形式--可能會增加凝固浴的密度和粘度，從而影響到纖維的形成。”

該團隊的材料隨后通過人工紡紗和拉絲的方式形成類似于蜘蛛的薄絲綢，但比任何已知的天然絲綢“要硬得多”。研究小組發現，它的抗拉強度也明顯高于天然蜘蛛拖網絲，達到2千兆帕(GPa)。

Lin表示：“我們的發現顛覆了以前的看法，即蠶絲在機械性能上無法與蜘蛛絲競爭。”