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科技前沿

英国生产人造蛛丝 媲美天然蛛丝
来源:金融界网站  2017-07-13 16:26:49
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=5099
  英国生产人造蛛丝:新技术能耗低不需使用有毒溶剂

  英国剑桥大学科学家研制出一种高弹性、超强韧的纤维,性质与天然蜘蛛丝相似,有着广泛应用前景,而且生产过程绿色环保。

资料图

  蜘蛛丝是最强韧的天然纤维之一,制造出媲美天然蛛丝的人造纤维,是材料学的重要研究方向。剑桥大学日前发布新闻公报说,与现有生产方法相比,这项新技术能耗低,不需要使用有毒溶剂,而且在室温下就能运作,可用于改进人造蛛丝及其他各种合成纤维的生产。相关论文发表在美国《国家科学院学报》上。

  研究人员以一种凝胶为原料,利用纺丝方法从中拉出长丝,与蜘蛛吐丝类似。这种凝胶的成分98%是水,其余成分是经过特殊处理的二氧化硅纳米粒子和纤维素,由一种被称为瓜环的筒状分子“手铐”铐在一起。

  在凝胶中富含水的环境下,不同分子间的相互作用使它们结合形成复杂的超分子结构,从而可以在室温下拉成直径仅几微米的长丝。约30秒后,丝线中的水分挥发,留下韧性和弹性都很高的纤维。

  这种纤维的抗拉强度约为100兆帕到150兆帕,大约相当于天然蛛丝的十分之一,高于粘胶纤维和人造丝等部分合成纤维,以及人和动物毛发等天然纤维。此外,它还有非常高的阻尼,像蹦极绳一样可以吸收大量能量。这些属性使它可用于制造特殊纺织品、传感器等等。

  高性能纤维复合材料属于高分子复合材料,它是由各种高性能纤维作为增强体置于基体材料复合而成。其中高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重 (g/m3) 等优良物性的纤维材料,它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。高分子复合材料与传统材料相比,具有更高的比强度、耐化学品和耐热冲击性,以及更大的设计灵活性。按照合成的原料不同,高性能纤维主要分为碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高分子聚乙烯纤维等,其中碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维是当今世界三大高性能纤维。高性能纤维的发展是一个国家综合实力的体现,是建设现代化强国的重要物资基础。高性能纤维复合材料是发展国防军工、航空航天、新能源及高科技产业的重要基础原材料,同时在建筑、通信、机械、环保、海洋开发、体育休闲等国民经济领域具有广泛的用途。

 
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=5099