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Frederick Gosselin教授和Daniel Therriault教授，以及他们的研究生Renaud Passieux，他们与蜘蛛人毫无关系，但是这些蒙特利尔工学院的研究者们受蜘蛛丝的启发，研制出一种超强的高分子纤维！他们最近在Advanced Materials上发表了一篇关于这个项目的文章 。 蜘蛛丝：具有极好性能的线 蜘蛛丝的直径为3到8微米但是强度为钢或凯夫拉强度的5到10倍，其如此显著的延伸率和抗拉特性是人们一直梦寐以求的，人们想通过复制它们获得同样特性的产品。 蜘蛛丝具有超常的强度，这就意味着其在断裂之前要吸收大量的能量，而这种高强度在很大程度上是由于组成它们的蛋白质链具有独特的分子结构。蜘蛛丝强度的机械起源引起了蒙特利尔理工学院机械工程系多尺度力学实验室的研究人员的兴趣。 “蜘蛛丝蛋白线像弹簧一样圈住自己。弹簧的每一圈都利用牺牲结合键连接到其相邻基团，这种化学连接会在主分子结构链撕裂之前先破裂。” Gosselin教授解释说，他与同事Daniel Therriault 共同监督Renaud Passieux 的硕士研究工作。他补充说：“要通过拉伸打破它的蛋白质，你需要解开弹簧，一个接一个的打破各牺牲结合键，这需要大量的能量。这正是我们寻求在实验室重现的机制。” 模仿高分子纤维的本质 他们的项目涉及制造具有类似蜘蛛丝机械性能的微米尺寸的微结构纤维。 “首先朝一个以一定的速度移动的子层，浇注粘稠聚合物溶液的长丝。由此，我们创造一个不稳定态。”Renaud Passieux说。 “该细丝形成一系列环或线圈，有点类似于在烤面包上倒的一条蜂蜜。根据流体运行方式确定的不稳定性，纤维呈现特定的几何形状，并形成规则的周期性模式，我们称之为不稳定的模式。” 然后随着溶剂的蒸发，纤维固化。当长丝自身形成环和结合键时，会出现不稳定性图案这是牺牲结合键形成的标志。那时，要将牺牲结合键拉断，需要一个巨大能量输出的力，因为它们已经具有像蜘蛛丝一样的性能了。 “该项目的目的是了解不稳定性是如何对环的几何形状产生影响的，还有我们得到的纤维的机械性能，” Therriault教授解释。 “我们面临的挑战是制造过程的多物理场特性。它利用了众多领域的概念：流体力学，微细加工，强度的材料，聚合物流变学等”。 未来超强纤维复合材料广泛的应用 这些研究人员认为，总有有一天，肯定会出现利用他们目前正在开发的超强纤维编织的复合材料。这种复合物具有很好的性能，例如，它能够制造新型的更安全更轻的飞机发动机外壳，这将避免爆炸时碎片飞散的问题。还可以预见许多其他的应用，从手术设备到防弹衣以及车辆零部件等。 新材料在线
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发表于 2015-6-16 09:35:58
