英媒近日稱(chēng)，英國(guó)劍橋大學(xué)的一群建筑師和化學(xué)家設(shè)計(jì)出了延展性極佳且強(qiáng)韌的纖維，其成分幾乎全部是水，可用來(lái)制造紡織品、傳感器和其他材料。這種纖維有點(diǎn)像微型的蹦極繩索，它能吸收大量的能量，承受力強(qiáng)且無(wú)毒，還可在室溫中制作。

據(jù)英國(guó)物理科學(xué)新聞網(wǎng)站7月10日?qǐng)?bào)道，這種新方法改進(jìn)了此前制作合成蛛絲的方法，它不需要高耗能過(guò)程，也不使用大量的有害溶劑，它還能夠大大改進(jìn)制作各種合成纖維的方法，因?yàn)槠渌?lèi)型的合成纖維也要依賴(lài)高耗能和有毒的方法。上述研究報(bào)告發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》月刊上。

蛛絲是自然界中最強(qiáng)韌的材料之一，科學(xué)家一直在嘗試模擬其特性以用于各種用途，迄今以來(lái)成果不一。研究報(bào)告作者之一、劍橋大學(xué)建筑系的達(dá)希爾·沙阿說(shuō)：“我們尚不能完全復(fù)制蜘蛛吐絲的精巧之處?！?/p>

劍橋團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這種纖維是由一種被稱(chēng)為水凝膠的材料“紡”成的。該材料中98%的成分都是水，剩下的2%則是二氧化硅和纖維素，由一種叫瓜環(huán)的管狀分子“手銬”網(wǎng)絡(luò)聚合起來(lái)。不同成分之間的化學(xué)反應(yīng)使得凝膠中可以拉出長(zhǎng)纖維。

從水凝膠中拉出的長(zhǎng)纖維組成了極細(xì)的長(zhǎng)線(xiàn)，其直徑為一米的數(shù)百萬(wàn)分之一。大約30秒后，其中的水分蒸發(fā)，剩下了延展性極佳的強(qiáng)韌纖維。

“盡管這種纖維的強(qiáng)度不如最強(qiáng)韌的蛛絲，但它們?nèi)阅艹惺?00到150兆帕的壓力，與其他的合成和天然絲差不多，”沙阿說(shuō)，“不過(guò)我們的纖維無(wú)毒，而且制造時(shí)耗能較少?！?/p>

這種纖維在室溫下就能自我組裝，并由超分子主-客體化學(xué)過(guò)程聚合在一起，這種過(guò)程依靠力而不是共價(jià)鍵的作用。

“觀(guān)察這種纖維就會(huì)發(fā)現(xiàn)，多種不同的力以不同的大小將它們聚合在一起，”報(bào)告主要作者、劍橋大學(xué)化學(xué)系的博士生吳宇超(音)說(shuō)，“這就像一個(gè)由不同特性進(jìn)行復(fù)雜結(jié)合的層級(jí)系統(tǒng)?！?/p>

這種纖維的強(qiáng)度超過(guò)了其他合成纖維(如以纖維素為基礎(chǔ)的粘膠纖維和人造絲)，以及人類(lèi)和動(dòng)物毛發(fā)這樣的天然纖維。

除了強(qiáng)度較高，這種纖維還有很好的阻尼性能，也就是說(shuō)它能吸收大量的能量，類(lèi)似蹦極繩索。很少有合成纖維具有這種性能，而蛛絲就具有高阻尼性能。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種纖維的阻尼性能在某些情況下甚至超過(guò)了天然絲。

沙阿說(shuō)：“我們認(rèn)為，這種制造纖維的方法可以成為目前生產(chǎn)方式的可持續(xù)替代方法?！毖芯咳藛T計(jì)劃進(jìn)一步探索這種纖維的化學(xué)特性，包括制造紗線(xiàn)和編織線(xiàn)。