说起蜘蛛侠,人们脑海中常常会浮现出科幻电影里超级英雄凭着一根“蜘蛛丝”飞檐走壁的画面。
不少人认为,这只是科幻电影中的桥段。事实上,如果将人造蛛丝投入电影拍摄,必将是本色出演。
人造蛛丝的原型正是平日所见的蜘蛛丝。研究表明,蜘蛛丝具有极高的断裂强度,是人体骨骼的135倍、高强度合金钢的25倍。国外一科研团队研究表明,用同样粗的蜘蛛丝和钢丝进行拉伸试验,结果蜘蛛丝的承重能力是钢丝的5倍。
蜘蛛丝拥有如此高的强度和韧性,与其内部巧妙独特的分子结构密不可分:其主要成分是单体蛋白质分子链。这种蛋白质分子链主要由甘氨酸、丙氨酸、小部分丝氨酸以及其他氨基酸组成。蛋白质分子链又分为两种:一种是规则的,另外一种是不规则的。这使蜘蛛丝具有了高强度和高弹性。
随着科技发展,开发生产人造蛛丝成为可能。人们获取蜘蛛丝蛋白基因,并利用已清楚的氨基酸重复序列信息,合成类似片段,最终通过微生物、动物、植物等途径表达蜘蛛丝蛋白,而后进行溶液纺丝,以获取蜘蛛丝纤维。
人造蛛丝和蜘蛛丝一样,重量轻,具有高弹性、高强度、高韧性和一定的热稳定性。同时,因它由蛋白质纤维构成,所以与人体有一定的兼容性。这就使得它在战场防护中大有作为。
作为未来防弹衣、“凯夫拉”头盔、装甲的核心关键材料,人造蛛丝在提升作战防御能力等方面应用前景广阔。荷兰一细胞生物学家还利用人造蛛丝,与人体皮肤进行混合生长试验,结果显示,烧伤病人竟长出一层“防弹皮肤”。
上图为制备人造蛛丝装置一角。