Sci Daily報導,自然界本來就是利用絲線織成繩索、蜘蛛網與繭的靈感來源。

美國麻州塔夫茨大學的研究人員開發出一項新技術,可以射出液態材料,瞬間固化成能黏附,並提起物體的纖維。

在該大學的Silklab(絲實驗室),這些纖維其實來自蠶繭,蠶繭經過煮沸後提取蛋白質,再透過細針射出,在空氣中固化成纖維,並利用特定添加劑強化效果。

Silklab實驗室運用蠶絲蛋白發展出強效的水下黏合劑、可印刷在各種表面的感應器、可食用的保鮮塗層來延長農產品的保存期限、增強太陽能電池效率的集光材料,以及永續的微晶片製造技術。

然而,儘管研究人員在絲基材料上取得了重大進展,他們仍無法完全複製蜘蛛的技術,因為蜘蛛能精確控制所織出絲線的硬度、彈性及黏性等特性。

蠶絲蛋白溶液在接觸到像乙醇或丙酮這類有機溶劑時,通常會在數小時內逐漸形成半固態水凝膠。當有機溶劑快速混合後,蠶絲溶液迅速生成具有高抗拉強度和黏性的纖維。

當蠶絲溶液通過針管射出時,溶液被一層丙酮包圍引起固化反應,留下的纖維會黏附在任何接觸到的物體上。研究人員進一步加入幾丁質(一種來自昆蟲外骨骼的衍生物),讓纖維的抗拉強度提升至200倍,並加入硼酸鹽緩衝液,使纖維的黏附性增加了約18倍。

纖維的直徑根據針管的孔徑調整,從頭髮的粗細到約半毫米不等。這個裝置能射出纖維,並在各種條件下提起超過自身重量80倍的物體。研究人員透過這項技術展示了從約12公分的距離提起物體的能力,包括繭、鋼製螺栓、漂浮在水上的實驗管、部分埋在沙中的手術刀,以及木塊。

研究人員表示:「觀察自然界,你會發現蜘蛛無法射出它們的蜘蛛網。它們通常是從絲腺中吐出絲線,接觸到表面後再拉出絲線來織網。而我們展示了一種能從裝置射出纖維,並在遠距離黏附並提起物體的方法。與其說這是仿生材料,不如說它是一種受到超級英雄啟發的材料。」

黏性物質拉起比自身重量80倍重的物體。YouTube
黏性物質拉起比自身重量80倍重的物體。YouTube

黏性物質拉起比自身重量80倍重的物體。YouTube
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