“水“能做衣服？劍橋大學科學家從水中提取超級纖維材料，比人的頭發(fā)還堅韌
劍橋大學的科學家們最近研發(fā)出了一種新的超級纖維材料，非常柔軟，幾乎完全從“水”中提取，可用于制造織物、傳感器以及其他物品。這種類似于微型蹦極繩的纖維能夠吸收大量的能量，并且是可持續(xù)、無毒的，能夠在室溫下制造。
本項研究是由 Oren Scherman 教授領導的劍橋大學化學系 Melville 高分子合成實驗室與由 Michael Ramage 博士領導的建筑系國家材料創(chuàng)新中心協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果。這兩個機構(gòu)都希望能從自然界的材料和制造過程中汲取靈感，借鑒自然界特殊的設計，將其應用到在不同領域和學科中。同時，研究還得到英國工程與物理科學研究理事會（EPSRC）和 Leverhulme Trust 信托基金的支持。
目前研究成果已經(jīng)在《美國國家科學院學報（ Proceedings of the National Academy of Sciences）》上發(fā)表。由于這種新型材料制造過程不需要高能量程序和使用有害溶劑，這種制作方法不僅改進了早先制造合成蜘蛛絲的方法，同時也改進了制造其他合成纖維的方法。
該報告的聯(lián)合作者—劍橋大學建筑系 Darshil Shah 博士說：“我們的研究還遠遠不夠?！?/font>
蜘蛛絲是大自然中最強的材料之一，科學家一直試圖研發(fā)“人造蜘蛛絲”，并取得了不同程度的進展。
這種由劍橋團隊設計的新型超級纖維是由一種被稱為“水凝膠”（水含量高達 98%，剩余 2%為二氧化硅和纖維素）的水性材料紡織而成，二氧化硅和纖維素以瓜環(huán)的形式結(jié)合在一起，不同成分之間的相互化學作用使得凝膠中能拉出纖維。
從水凝膠中被拉出的纖維非常長也非常細（直徑為幾百萬分之一米），大約 30秒鐘后，水分蒸發(fā)只剩下纖維，堅韌而有彈性。Darshil Shah 介紹：“雖然我們的纖維并不像最強的蜘蛛絲那樣強韌，但它們可以承受 100~150兆帕的壓力，這與其他合成纖維和天然絲綢相似，但我們的纖維是無毒的，而且制造過程使用的能源更少?！?/font>
這種纖維能夠在室溫下自行組合成，通過超分子各組分間的共價鍵（相鄰原子共享電子）結(jié)合成鏈。
報告論文第一作者、劍橋大學化學系博士生吳玉超表示：“這些纖維在不同范圍內(nèi)存在不同的作用力，使超分子緊密結(jié)合在一起。這種結(jié)構(gòu)層次會形成復雜的組合屬性。”
這種纖維的強度超過了纖維素類粘膠和人造絲等合成纖維，也超過了人或動物毛發(fā)等天然纖維。
除了具有高強度之外，這種人造纖維還具有很高的阻尼，這意味著它們可以吸收大量的能量。這種特性與蹦極繩很類似，很少有合成纖維具有這種特性，不過高阻尼是蜘蛛絲的特點之一。研究人員發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，這些人造纖維的阻尼甚至超過了天然絲綢。
Darshil Shah 表示：“我們認為這種纖維的制造方法可以成為目前制造方法的可持續(xù)替代方案，研究人員會進一步探索纖維的化學成分，利用類似的方法制造紗線和編織纖維?！?/font>
