科學家製造能承受人類體重的強化蜘蛛絲

蜘蛛絲的應用將變得更廣泛(圖:[email protected]

蜘蛛吐的絲兼具韌性、彈性及輕巧的性質。利用這些天然性質,製造能承受人類重量的蜘蛛絲,一直是科學家的一個研究目標。而最近,來自義大利特倫托大學(University of Trento)的妮古拉·普尼奥(Nicola Pugno)所帶領的研究團隊,成功結合蜘蛛絲、石墨烯及奈米碳管,製造出強五倍的複合材料。

值得注目的是,這種複合材料是在蜘蛛喝了含奈米碳管的水之後自行產出的,而這精巧的合成方式其實是利用了節肢動物的新陳代謝過程。

普尼奥說:「我們已經知道昆蟲的基質蛋白及外骨骼含有生物礦物,能夠使它們的上下顎和口器更有力、更堅硬。所以我們研究蜘蛛絲的特性時,便嘗試透過人工技術將不同的奈米材料融入蜘蛛絲的蛋白質結構而。」

強化之後

雖然目前他們製造的數量不多,僅足以證明這個概念,但測試顯示,強化過後的蜘蛛絲是地球上最強的材料之一,如同純碳纖維一樣強。普尼奥說:「以抗拉強度、極限形變和韌性來說,這複合材料比克維拉等合成纖維更強,是目前性能最佳的聚合纖維之一 。」

普尼奥和其研究小組還需要進行更多的測試,但他們希望,未來可以讓數以百萬計的蜘蛛,攝入混有奈米碳管食物,生產出好幾噸的強化蜘蛛絲。他們生產的物料,將可加工製成更安全的繩索及降落傘。

普尼奥更提出:「這種自然融合或強化生物結構的過程,或許也能運用在別的動物及植物上,將能帶動新一代的生物複合材料(Biocomposite)的應用。」

 

參考資料:

  1. Masterson, Andrew. “Scientists have spiders producing enhanced web that can hold a human.” The Sydney Morning Herald.
  2. Lepore, Emiliano, et al. “Spider silk reinforced by graphene or carbon nanotubes.” 2D Materials, vol. 4, no. 3, 2017, p. 031013., doi:10.1088/2053-1583/aa7cd3.
Angel
貝勒大學學生,主修生物、副修化學及商管。讀書之餘,喜歡畫畫及閱讀瀏覽各類醫學/科學資訊。現為明日科學實習編輯。