惊人的新材料结合了木纤维和蜘蛛丝

时间：2021-08-25 07:52:13 来源：

丝绸是一种天然蛋白质，也可以合成产生。它具有良好的能力和广泛的可能性。

迄今为止，同时获得强度和可扩展性一直是材料工程领域的巨大挑战：提高强度意味着失去可扩展性，反之亦然。现在，阿尔托大学和芬兰VTT技术研究中心的研究人员在大自然的启发下成功地克服了这一挑战。

研究人员通过将木纤维素纤维和蜘蛛网线中发现的丝蛋白粘合在一起，创造了一种真正新型的生物基材料。结果是非常坚固和有弹性的材料，将来可以用作塑料的替代品，作为生物基复合材料的一部分，还可以用于医疗应用，外科纤维，纺织工业和包装。

根据阿尔托大学教授马库斯·林德（Markus Linder）的说法，自然为开发新材料提供了很好的成分，例如牢固而容易获得的纤维素以及本研究中使用的坚韧而柔软的丝绸。这两种材料的优点是，与塑料不同，它们可以生物降解，并且不会像微塑料一样破坏自然。

领导这项研究的林德补充说：“我们的研究人员只需要能够复制这些自然特性即可。”

“因为我们知道了DNA的结构，所以我们可以复制它并用它来制造丝蛋白分子，这些分子在化学上与蜘蛛网线中的相似。”—马库斯·林德（Markus Linder）

‘我们使用了桦树纸浆，将其分解为纤维素纳米原纤维，然后将它们排列成一个坚固的支架。VTT的研究科学家Pezhman Mohammadi表示，与此同时，我们用一种柔软且耗能的蜘蛛丝粘合剂基质渗透了纤维素网络。

蚕丝是一种天然蛋白质，可被蚕等动物排泄，也存在于蜘蛛网中。但是，阿尔托大学研究人员使用的蜘蛛网丝实际上并非取自蜘蛛网，而是由研究人员使用具有合成DNA的细菌生产的。

‘由于我们知道DNA的结构，因此我们可以将其复制并用于制造与蜘蛛网线化学结构相似的丝蛋白分子。Linder解释说，DNA包含了所有这些信息。

‘我们的工作说明了蛋白质工程的新可能性。将来，我们可以制造结构稍有不同的类似复合材料，并为其他应用实现一组不同的特性。目前，我们正在致力于制造新的复合材料，例如植入物，耐冲击物体和其他产品。 Pezhman说。

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该研究项目是生物合成杂化材料分子工程卓越中心（Hyber）的工作的一部分。

参考：Pezhman Mohammadi，A.Sesilja Aranko，Christopher P.Landowski，Olli Ikkala，Kristaps Jaudzems，Wolfgang Wagermaier和Markus B.Linder撰写的“仿生复合材料，利用丝绸启发的三嵌段蛋白和对齐的纳米纤维素增强剂，具有增强的增韧作用”。进步.DOI：
10.1126 / sciadv.aaw2541

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