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2020-12-01 全球紡織網

蜘蛛絲有什麼用途

2018-01-29 15:02:15 來源：全球紡織網

蜘蛛絲有什麼用途？看起來細弱的蛛絲，具有"內剛"的特性。它極的機械特性，使它具有了被仿製和工業應用的重要價值。
　　蜘蛛拖絲是由22，000多個鹼基對編碼的富含甘氨酸的多聚體。很多普通溶劑難以降解拖絲。從對蜘蛛Nephila clavata的拖絲和捕捉絲的機械性質的研究，以及紫外線和酸雨對它們強度影響 研究結果看，可總結出以下幾點：
　　(1)拖絲的斷裂壓力大約為1500Mpa，斷裂張力大約為0.3，模度大約為10Gpa，幾乎與最好的人造纖維(如aramid纖維)相等；
　　(2)捕捉絲的負載張力曲線是"J"型的，斷裂張力量大於200%，但耐久負載比拖絲小得多；
　　(3)紫外線照射和類酸雨可使絲降解。

對於蜘蛛來說，織一張蛛網是件平常事，為了生存，它們要織網。對於人類來說，很早就想合成蜘蛛產生的強勁、柔韌的絲。然而，這種材料很難得到的。紡織專家認為蛛絲是可做防彈衣的絲，我們有兩種方法可獲得這種絲：一是從捕到的蜘蛛收穫這種絲，但無可操作技術支持；二是在實驗室中複製。後一種途徑正是SSM Natick Research Development和Engineering Center(NRDEC)正在開展的，並取得了可喜的成績。
　　仿製蛛絲一直是纖維工業許多年的奮鬥目標。NRDEC至少從60年代起就是這一努力的帶頭者。工業界的興趣和NRDEC長期奮鬥的原因是：研究已經表明。這種纖絲的堅韌性使其適合於做高級防彈衣。製作防彈衣的材料必須是高強度、高模係數和高伸長斷裂點，也就是說，材料必須是極堅韌的。軍隊目前的防彈衣是用13層Kevlar Ⅱ製成的，令人吃驚的是，蛛絲的堅韌性是Kevlar Ⅱ織品的3倍!其超級伸長能力使它斷裂時需要吸收更多的能量，理論上可以使射彈更有效地減速。把它用於防彈衣，會起到極好的消力作用，對破碎作用是一種很大的障礙。
　　從活的大量蜘蛛中收穫蛛是行不通的，它們不能象蠶那樣群體飼養。因此，科學家的目標只能用生物技術生產蛛絲蛋白，即將這種飼養。因此，科學家的目標只能用生物技術生產蛛絲蛋白，即將這種蛋白的基因轉移到細菌中，用細菌能大量生產這種蛋白。向著實現這一目標的努力的一個重要突破是NRDEC的Science和Technology Directorate的研究者能夠克隆蜘蛛N.clavipes造絲基因。一旦分離出這些基因，就可將它們插入到E.coli的DNA中，然後誘導E.coli複製這些蛛絲。在沒有蜘蛛存在的發酵罐中以生產出來，這些絲已被紡成纖維，並獲得了幾項技術專利。
　　重組子蛛絲的產生和絲纖維的紡成是一重要的成就，但這些纖維要用做防彈材料還有許多工作要做，其中極重要是如何誘導細菌提高產量。
　　蛛絲已經吸引了許多公司和大學的研究人員：如Dupont Hoechst-Celanese, Cornell和Oxford。最近，NRDEC與Agricola籤署了一項合作研究和發展的協議，共同努力去發展大量生產重組子蛛絲纖維的技術。該協議可能奠定大規模商業生產基礎。
　　除了發展超級防彈衣和盔甲的潛在價值以外，蛛絲還有許多其它的軍事用途，如做降落傘布和降落傘索。從商業上講，蛛絲具有巨大的市場，它可用於做纜繩和各種生物醫學裝置，包括縫合線和人造肌腱。
　　麻薩諸塞州立大學的研究者也報導了運用基因工程技術製造蛛絲的研究進展，聚合物科學家David tirrell報導了蛛絲的主要組成是兩種最簡單的胺基酸-甘氨酸和丙氨酸。Cornell大學的學者發現，這些胺基酸的組成與蛛絲的令人難以置信的強度有關，拖絲的強度至少有鋼的5倍，彈性為尼龍的2倍，並且防水和可伸展。生物工程材料研究領域的知名學者Tirrel，他指出可以利用重組DNA技術去合成蛛絲，他和其他材料科學家利用該技術製造了一種全新的生物工程材料，克隆了一個特異的基因，並把它插入到細菌中(如E.coli)，然後利用這種細菌合成這種蛋白質。例如，蛛絲可以在實驗室中通過取一種蜘蛛綱動物的基因，並插入到細菌基因組中來製造。
　　對拖絲的研究使我們對生物物質有更深刻的了解，這些生物物質可轉變成商業上的巨大效益。徹底查明蛛絲的結構，探索應用領域，將是一個令人激動的材料研究新方向。

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