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人造蛛丝 强度是碳纤维的100倍
2016-12-12  来源:国防科技要闻
关键词:人造蛛丝

  蜘蛛丝的韧性虽好,但其产量一直是很大的问题。蜘蛛喜独居,在遇到同类时会相互残杀,所以用天然方式大规模生产蜘蛛丝是行不通的。鉴于蜘蛛丝优异的材料性能,科学家们从十几年前就开始寻找大规模量产的方式。早在2000年,就有科学家将蜘蛛身上产生蛛丝蛋白的基因移植到山羊身上,然后从羊奶中提取蜘蛛丝,但这些方法最终都未能实际应用。

  通过基因工程的突破,Spidey Tek公司成功复制蜘蛛在过去5亿年的进化发展。该技术通过具体确定的基因代码生产蜘蛛丝并克隆成特有的微生物。即利用带有蜘蛛基因的微生物制造蜘蛛丝,在实际生产过程中,研究人员将这种微生物放入生物反应器,令其大量增殖,同时生成蜘蛛蛋白。蜘蛛蛋白正是构成蜘蛛纤维的主要原料。由于微生物的增殖十分迅速,蜘蛛蛋白单位时间内的产量十分可观。Spidey Tek公司表示,用这种蜘蛛蛋白制成的蜘蛛纤维抗拉强度高达4万兆帕(兆帕是用来测量材料抗拉强度规模的单位值),是天然蜘蛛丝的10倍,是碳纤维的100倍。因此,未来极有可能取代许多现有材料,例如钢、铝、或碳纤维。

  该蜘蛛纤维能通过与3D打印材料混合提高其机械性能,而且适用范围非常广泛,PLA、ABS、树脂、聚丙烯、聚氨酯、聚碳酸酯等常见的3D打印材料均可使用。为证明这种人造蜘蛛纤维的性能,Spidey Tek公司用其制造了一架无人机,该无人机相比目前生产的大部分无人机而言,具有质量轻、强度高、载重能力大等性能优势,并且可以像直升机一样起飞和降落。另外,利用其特有的复合强度特性,在无人机全面生产过程中,不需要金属框架,机身从制造到组装仅需一小时左右,这将大幅缩减无人机生产的总体成本。该公司计划再制造一架更大的无人机,翼展将达到10英尺(约3米),一旦这种人造蜘蛛纤维技术成熟,未来将有望应用于更多的商业及军事任务。
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(责任编辑:xu)
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