高強(qiáng)度、慢回彈“人造蜘蛛絲”助力高空緩降

2019-12-07 10:13:27紡織導(dǎo)報(bào)閱讀量：1268      我要評(píng)論

　　科技大片中，“蜘蛛俠”能夠穿梭于摩天大廈之間或緩慢降至地面而毫發(fā)無損，全憑雙腕噴射的“蜘蛛絲”。如今，這一科學(xué)想象有望走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。南開大學(xué)劉遵峰教授團(tuán)隊(duì)使用水凝膠纖維成功制備出了新型超強(qiáng)韌“人造蜘蛛絲”，該纖維強(qiáng)度高、慢回彈、可重復(fù)伸縮，未來或?qū)⒂糜诟呖站徑档榷囝I(lǐng)域。

　　*，自然界中的蜘蛛絲具有極高的抗拉強(qiáng)度(高達(dá)1.4GPa)，可以達(dá)到芳綸強(qiáng)度的一半。而且與普通的金屬絲或芳綸相比，蜘蛛絲可伸長(zhǎng)約40%，在高濕度環(huán)境下可伸長(zhǎng)5倍，且伸長(zhǎng)后幾乎不反彈。除此之外，人們幾乎看不到蜘蛛懸空身體旋轉(zhuǎn)，這意味著蜘蛛絲還可以吸收扭轉(zhuǎn)的能量。

　　基于此，該研究團(tuán)隊(duì)制備了一種人工合成水凝膠纖維材料。據(jù)介紹，該水凝膠纖維由聚丙烯酸制成，具有核殼結(jié)構(gòu)，通過摻雜二價(jià)離子、加捻等方式增加了其強(qiáng)度，既兼具蜘蛛絲的優(yōu)良性能，又可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　終，該纖維的拉伸強(qiáng)度可達(dá)895MPa、伸長(zhǎng)率可達(dá)44.3%、模量高達(dá)28.7GPa，阻尼效率達(dá)到95%，具有良好的減震效果。

　　使用“人造蜘蛛絲”制成的“球拍”，在金屬重物下墜時(shí)，起到了很好的緩沖效果。同時(shí)，在濕度增加的條件下，可緩慢恢復(fù)原狀。

　　這一新材料的成功制備為紡織材料的應(yīng)用擴(kuò)展了新領(lǐng)域：當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，人們可以使用“人造蜘蛛絲”制成的繩索實(shí)現(xiàn)緩降自救。該繩索可以承受人體重量，緩慢拉伸且不會(huì)回彈。

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