解析蜘蛛丝

蜘蛛可以制造出大量蛛丝来编织成网,蜘蛛丝通常具有特殊的机械性能,为了探讨这些性能,我们需要提取蛛丝中的丝纤维,然而这种纤维和薄膜通常却不能够直接从蜘蛛丝中获得,而是往往只能从桑蚕丝中获得。可是用桑蚕丝重组后的丝纤维存在的主要缺点是,它的材料性能与那些天然蛛丝相比略逊一筹,除非能对它们进行重要的后期处理。到目前为止还没有发现任何一个能直接通过生产系统压制出天然蛛丝薄膜的例子,所以我们无法估计出这种薄膜的固有机械性能。

为了解决这个难题,美国弗吉尼亚州威廉斯堡的William & Mary学院的Hannes C.Schniepp和同事研究出了棕色隐士蜘蛛Loxosceles laeta纺成的薄丝带。他们设法直接从蜘蛛中提取出了丝纤维,并且通过控制纺纱条件操纵了丝带尺寸,有了这些提取出的丝纤维之后就可以进行复杂的实验,例如能够用一种可控的方式将这些丝纤维与其他的材料或装置连接起来。

通过这些纤维,他们进行了一系列的测试。扫描电子显微镜显示这种纤维是一种薄而平并且有统一宽度的丝带,因为它们特别薄,导致这些丝带很容易弯曲和起皱。原子力显微镜测试表明,这些丝带厚度约为 40 至80纳米,宽度约为6至9微米。对于同种蜘蛛丝纤维,其厚度和宽度比例波动较小。而不同品种的蜘蛛丝纤维,其厚度和宽度比例有较大波动。这些纤维横截面测量的厚度和宽度比的范围为1:100至1:150。

因此Hannes C. Schniepp研究小组认为这种天然的隐士蜘蛛纺的丝带是一种新颖的纤维和薄膜的结合体,既传统又不乏新颖性,,很有可能激发下一代的人工丝制薄膜的发展。

来源:ChemistryViews

翻译:晏梦雨