蜘蛛俠都有自己的戰(zhàn)衣，電影《蜘蛛俠》的故事說，男主角因?yàn)楸恢┲胍?，因此獲得了和蜘蛛一樣的超能力。而蜘蛛的超能力是它吐出的蜘蛛絲，這是一種拉伸強(qiáng)度驚人的天然材料。有研究表明，蜘蛛絲的力學(xué)拉伸強(qiáng)度最強(qiáng)可達(dá)到800兆帕，這相當(dāng)于用一根鉛筆粗細(xì)的十字園蜘蛛絲，就可以拉住一架自重180噸、正以每秒80米速度降落的波音747飛機(jī)。
在學(xué)術(shù)界，類似蜘蛛絲這樣的神器有個(gè)專業(yè)術(shù)語——超強(qiáng)彈性體。所謂超強(qiáng)彈性體，是一種抗拉強(qiáng)度接近于金屬，同時(shí)具有較大延展性和回彈性的特殊材料，可用于防彈衣、宇航服等特種紡織材料。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上超強(qiáng)彈性體的主要原料，是用石油提煉的石油基高分子。
那么，除了石油基高分子，還有沒有其他原料可以制作超強(qiáng)彈性體？安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授汪鐘凱團(tuán)隊(duì)近期以蓖麻油為原材料，研發(fā)出一種抗拉強(qiáng)度超過200兆帕的超強(qiáng)熒光彈性材料，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)的高價(jià)值轉(zhuǎn)化與利用。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》日前發(fā)表了該成果。
汪鐘凱說，蜘蛛絲內(nèi)部有剛性的納米晶體和彈性的蛋白，納米晶體沿軸向均勻分布。這種剛性和彈性的完美結(jié)合，賦予了蜘蛛絲超強(qiáng)超彈性能。受蜘蛛絲超強(qiáng)超彈性能的啟發(fā)，汪鐘凱團(tuán)隊(duì)在植物油脂高分子合成研究中發(fā)現(xiàn)了一條新路徑，能夠?qū)⒈吐橛娃D(zhuǎn)化形成模仿蛋白的聚合物分子，他們精確調(diào)節(jié)獲得納米晶體結(jié)構(gòu)，再通過機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)了類似于蜘蛛絲的特殊結(jié)構(gòu)。經(jīng)過測(cè)試，這種新材料的抗拉強(qiáng)度超過200兆帕，相比之前強(qiáng)度普遍在幾十兆帕的人工彈性材料，取得了性能上的重大突破。
據(jù)介紹，以往的研究顯示，植物油、松香、松脂、木質(zhì)素、纖維素等生物質(zhì)資源可以被轉(zhuǎn)化為高分子材料，但在成本及性能方面無法與石油基高分子材料媲美。本次研究在生物質(zhì)材料的性能方面取得突破，有利于人們擺脫對(duì)石化資源的依賴。
汪鐘凱說：“在我們目前的實(shí)驗(yàn)條件下，每100公斤蓖麻油可制備26公斤彈性體材料。該項(xiàng)成果已經(jīng)獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。當(dāng)然，我們目前的成果還處在實(shí)驗(yàn)室階段，距離產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)距離。今后我們計(jì)劃開發(fā)第二代和第三代產(chǎn)品，最終讓它像真正的蜘蛛絲一樣強(qiáng)大，成為制備超強(qiáng)彈性體的廉價(jià)原料。”
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