更强韧、能传输电信号 人造蛛丝完胜天然蛛丝

纯天然蜘蛛网上面有两大类蜘蛛丝，一种是和高级碳素钢抗抗拉强度相当蜘蛛丝，即蜘蛛网里的经线，具有较高的延展性。另一种是粘附型蜘蛛丝，即蜘蛛网里的经线，用以捕捉猎食。

南开大学教授刘遵峰，中科院院士、上海大学专家教授朱美芳，中国药科大学副教授职称周湘构成联合行动精英团队，研制出一种表皮层含有类肌肤的褶子构造的人造蜘蛛丝，抗压强度做到1.61吉帕斯卡，延展性做到466兆焦/立方，超过大自然中抗压强度最高爱因斯坦树根蛛的蜘蛛丝。协同精英团队与此同时研制出一种仿生技术粘附型人工合成蜘蛛丝，强度和延展性超过纯天然的粘附型蜘蛛丝。该人工合成蜘蛛丝还能够传送电子信号，表现出了相近神经元的功能，有希望用以神经再生、植入性电级、人机交互技术等。这两个成效近日发布于国际期刊《先进材料》。

最坚韧人工合成蜘蛛丝更新世界记录

一直以来，制取人工合成蜘蛛丝的常见方法是什么选用蜘蛛丝蛋白质或是重组蛋白开展纺纱，但其物理性能和天然蜘蛛丝天差地别。“主要是因为纯天然蜘蛛丝通过几万年的演变，构成了细致而与众不同的微结构多尺度构造。”刘遵峰详细介绍，现阶段，全世界报导强度最大天然蜘蛛丝要在巴布亚新几内亚海岛找到的爱因斯坦树根蛛的蜘蛛丝，强度达到1.6吉帕斯卡，延展性可以达到350兆焦/立方。

刘遵峰精英团队创造性地给出了采用特殊疑胶纺纱方式制取人工合成蜘蛛丝，近些年获得了系列产品实质性进展，不断将人工合成蜘蛛丝性能推动到新高度。如刘遵峰精英团队给出了选用疑胶分纱纺纱的办法，制取了具备捻曲—核壳结构的人造蜘蛛丝，抗压强度可以达到0.9吉帕斯卡，延展性可以达到370兆焦/立方。

受大自然中原材料具备取向性的启迪，本次协同精英团队研制出一种表面含有类皮肤褶皱构造的人造蜘蛛丝。刘遵峰解释道，许多原材料的趋向(高分子链、纳米复合材料等沿一个方向平行面排序)并不是均匀，例如花草树木、肌肤、牙等，它们核心员工和表面的趋向趋势是彼此垂直。这有助于在提升垂直方向强度与此同时，抵御来源于竖直方向冲击，促使具备这样的设计的原材料更为坚韧。类肌肤的褶子构造就是把平行面排列构造制成褶子样子，以提升在各个方向上耐冲击水平，使这类人工合成蜘蛛丝抗压强度做到1.61吉帕斯卡，延展性做到466兆焦/立方。

仿生技术粘附型人工合成蜘蛛丝可传送生物电信号

受神经细胞在植物体内传输启迪，专家专注于产品研发人力交感神经及元器件并用于柔性电子、智能产品神经态电子计算机等行业。

蛛蛛的粘附型蜘蛛丝表现出了高韧性和高耐磨，以及高粘附。根据效仿粘附型蛛丝的分子式和纺纱全过程，人们已经研发出了各种各样物理性能出色的凝胶剂化学纤维。下一步，将粘附和正离子导电率引进凝胶剂化学纤维中，大家也将研发出具备出色粘附、结构力学强度数据传输功能性的人力交感神经。

“但是想要实现物理性能和电力学特性的优良融合，关键考验就在于怎样在持续纺纱的前提下调整人力化学纤维分子间的相互影响和等级分类构造。”朱美芳详细介绍。

协同精英团队根据PrDA凝胶剂化学纤维，研发了一种用以生物电信号传送可纺粘性导电性人工合成蜘蛛丝原材料。该人工合成蜘蛛丝的两性离子高聚物链之间的静电感应相互影响确保了出色的牵引带纺纱水平、物理性能与对不同种类表层的粘附能。与此同时，该人工合成蜘蛛丝显现出较好的正离子导电率，是捕获身体生物电信号并传送到测试仪器的最佳界面材料。除此之外，将这个人工合成蜘蛛丝用以人力神经递质晶体三极管的搭建，可以实现拟神经信号的可控性管控。其未来可适用于微生物电级、脑机接口、可穿戴电子机器设备神经态电子计算机等行业。(高新科技日报记者 陈 曦)