英媒近日稱，英國劍橋大學(xué)的一群建筑師和化學(xué)家設(shè)計出了延展性極佳且強韌的纖維，其成分幾乎全部是水，可用來制造紡織品、傳感器和其他材料。這種纖維有點像微型的蹦極繩索，它能吸收大量的能量，承受力強且無毒，還可在室溫中制作。

據(jù)英國物理科學(xué)新聞網(wǎng)站7月10日報道，這種新方法改進(jìn)了此前制作合成蛛絲的方法，它不需要高耗能過程，也不使用大量的有害溶劑，它還能夠大大改進(jìn)制作各種合成纖維的方法，因為其他類型的合成纖維也要依賴高耗能和有毒的方法。上述研究報告發(fā)表在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》月刊上。

蛛絲是自然界中最強韌的材料之一，科學(xué)家一直在嘗試模擬其特性以用于各種用途，迄今以來成果不一。研究報告作者之一、劍橋大學(xué)建筑系的達(dá)希爾·沙阿說：“我們尚不能完全復(fù)制蜘蛛吐絲的精巧之處?！?/p>

劍橋團(tuán)隊設(shè)計的這種纖維是由一種被稱為水凝膠的材料“紡”成的。該材料中98%的成分都是水，剩下的2%則是二氧化硅和纖維素，由一種叫瓜環(huán)的管狀分子“手銬”網(wǎng)絡(luò)聚合起來。不同成分之間的化學(xué)反應(yīng)使得凝膠中可以拉出長纖維。

從水凝膠中拉出的長纖維組成了極細(xì)的長線，其直徑為一米的數(shù)百萬分之一。大約30秒后，其中的水分蒸發(fā)，剩下了延展性極佳的強韌纖維。

“盡管這種纖維的強度不如最強韌的蛛絲，但它們?nèi)阅艹惺?00到150兆帕的壓力，與其他的合成和天然絲差不多，”沙阿說，“不過我們的纖維無毒，而且制造時耗能較少?！?/p>

這種纖維在室溫下就能自我組裝，并由超分子主-客體化學(xué)過程聚合在一起，這種過程依靠力而不是共價鍵的作用。

“觀察這種纖維就會發(fā)現(xiàn)，多種不同的力以不同的大小將它們聚合在一起，”報告主要作者、劍橋大學(xué)化學(xué)系的博士生吳宇超(音)說，“這就像一個由不同特性進(jìn)行復(fù)雜結(jié)合的層級系統(tǒng)?！?/p>

這種纖維的強度超過了其他合成纖維(如以纖維素為基礎(chǔ)的粘膠纖維和人造絲)，以及人類和動物毛發(fā)這樣的天然纖維。

除了強度較高，這種纖維還有很好的阻尼性能，也就是說它能吸收大量的能量，類似蹦極繩索。很少有合成纖維具有這種性能，而蛛絲就具有高阻尼性能。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種纖維的阻尼性能在某些情況下甚至超過了天然絲。

沙阿說：“我們認(rèn)為，這種制造纖維的方法可以成為目前生產(chǎn)方式的可持續(xù)替代方法。”研究人員計劃進(jìn)一步探索這種纖維的化學(xué)特性，包括制造紗線和編織線。