科技日報記者 張夢然
據(jù)最新一期《先進功能材料》雜志報道，美國塔夫茨大學團隊受《蜘蛛俠》中手腕射出蛛網(wǎng)的科幻場景啟發(fā)，發(fā)明了一種能夠發(fā)射類似蛛絲的技術。
這項技術利用了從蠶蛾繭中提取的絲素蛋白，經(jīng)過煮沸處理后分解成基本蛋白質成分。當這種絲素蛋白溶液通過細孔針擠出，并與特定添加劑混合時，會在接觸空氣后迅速凝固，形成一種具有強大黏附力和抗拉強度的纖維。
在稍早時間的一次實驗中，研究團隊意外發(fā)現(xiàn)，當使用丙酮清潔玻璃器皿時，底部出現(xiàn)了網(wǎng)狀物質。這一偶然現(xiàn)象幫助解決了復制蜘蛛絲過程中遇到的一些工程挑戰(zhàn)。絲素蛋白溶液在接觸到乙醇或丙酮等有機溶劑時會緩慢固化成半固體水凝膠，但加入多巴胺作為黏合劑成分后，固化過程變得非常快速。多巴胺的作用機制類似于海洋生物藤壺所使用的化學反應，能促進纖維牢固地黏附于各種表面。
為了進一步優(yōu)化纖維性能，團隊將多巴胺添加到絲素蛋白溶液中，這有助于加速液體向固體轉變的過程。通過同軸針頭注射，細絲溶液被一層丙酮包圍，在空中即刻引發(fā)凝固。隨著丙酮蒸發(fā)，形成的纖維便可立即附著于接觸物體上。此外，他們還引入了殼聚糖（源自昆蟲外骨骼）將纖維的抗拉強度提高至原來的200倍，用硼酸鹽緩沖劑讓黏附性增強約18倍。
最終制得的纖維直徑范圍廣泛，從比人類頭發(fā)絲還細到接近半毫米不等，取決于所用針頭的尺寸。該裝置產(chǎn)生的纖維展現(xiàn)出驚人的承重能力，甚至能夠提起超過自重80倍的物體。為驗證這一點，團隊成功展示了從大約12厘米遠的距離，使用這種纖維提起蠶繭、鋼螺栓、漂浮于水面的實驗室試管、部分埋藏于沙中的手術刀及木塊等多種物品。
總編輯圈點
大自然里蜘蛛吐絲的現(xiàn)象，為科幻電影《蜘蛛俠》里的神奇橋段帶來靈感，也激發(fā)了全球觀眾的無限遐想。這部電影令人腦洞大開的想象力，又進一步啟發(fā)了科學家去研制具有超強黏附力、承重力和拉伸彈性的纖維材料，從而讓科幻般的場景變成現(xiàn)實。這種從自然現(xiàn)象到科幻電影，再到科學研究的過程，就像一場奇妙的接力賽，充分展示了人類思維的無限創(chuàng)造力和科學探索的巨大魅力。
