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　　天然蛛網上有兩類蛛絲，一種是與高等級（jí）合金鋼抗（kàng）拉伸強度相當的蛛絲，即蛛網上的經線，具有很高的韌性。另（lìng）一（yī）種是黏附型蛛絲，即蛛網上的緯線，用於捕（bǔ）獲獵物（wù）。

　　南開（kāi）大（dà）學教授劉遵（zūn）峰，中國（guó）科學院（yuàn）院士、東華大學教授朱美（měi）芳，中國藥科大學副教授周湘組成的聯合團隊，研發出一種皮層帶有類皮膚的（de）褶皺結（jié）構的人造蛛（zhū）絲，強度達到1.61吉帕斯卡（kǎ），韌性達到466兆（zhào）焦/立方米，超（chāo）過了自然界中強度最高的達爾（ěr）文樹皮（pí）蛛的蛛絲。聯合團隊同時研發出一種仿生黏附型人造蛛絲，其強度（dù）和韌性超過了天然的黏附型蛛絲。該人造蛛絲還可以傳（chuán）輸電信號，表現出類似神（shén）經元的功能，有望用於神經修複、植入式電極、人機（jī）交互等。這（zhè）兩項成果近日發（fā）表（biǎo）於國際期刊《先（xiān）進材（cái）料》。

　　最強韌人造蛛絲刷新世界（jiè）紀錄

　　一直以來，製備人造蛛絲的常（cháng）用方法是采用蛛絲蛋白或（huò）者重組蛋白進行紡（fǎng）絲，但是（shì）其力學性能與（yǔ）天然蛛絲相去甚遠。“這（zhè）是因為天然蛛絲經過億萬年的進化，形成（chéng）了精細而獨特的微納多尺度結構。”劉遵峰介紹，當（dāng）前，世界上報道（dào）的強度（dù）最高（gāo）的天然蛛絲是在馬達加斯加島上發現的（de）達爾文樹皮蛛的蛛絲，其強度可達1.6吉帕（pà）斯卡（kǎ），韌性可達350兆焦/立（lì）方米。

　　劉遵峰團隊創新性地（dì）提出了采用獨特的（de）凝（níng）膠（jiāo）紡絲方法製備（bèi）人造蛛絲，近年來取得了係列突破（pò）性進展，不斷將人造蛛絲的性能推進到新（xīn）的高度（dù）。如劉遵峰團隊提出了采用凝膠牽伸紡絲的（de）方法，製備了具有撚曲—核殼結構的人造蛛絲，強度可達0.9吉（jí）帕斯卡，韌性可達370兆焦/立方米。

　　受自然界中材料具有取向性的啟發，此次（cì）聯合團隊研發出一種表層帶有類皮膚褶皺結構的人造蛛絲。劉遵峰解釋說，很多材料的取向（xiàng）(分子鏈、納米纖維等沿一個方向平行排列)不是均勻的，比如樹木、皮膚、牙齒（chǐ）等，它們的核心層和表（biǎo）層的取向方向是相互垂直的。這有利於在提高（gāo）水（shuǐ）平方向強度的同時（shí），抵抗來自垂（chuí）直方（fāng）向的衝擊，使得具（jù）有這種結構（gòu）的材料更加強韌。類（lèi）皮膚的褶（zhě）皺結構就是把平行排列（liè）的結構做成褶皺形狀，以提高在不同（tóng）方向上的抗衝擊能力，使這種人造蛛絲強度達到1.61吉帕（pà）斯卡，韌性達到466兆焦/立方米。

　　仿生黏（nián）附型人造蛛絲可傳輸生物電信號

　　受神經元在生物體內傳輸的啟（qǐ）發，科學家致力於研發人工神經纖維及器件並應用於柔性電子、智（zhì）能設備和神經態計算機等領域。

　　蜘蛛的黏附型蛛（zhū）絲表現出高強度和高（gāo）韌（rèn）性，以及高黏附性。通過模仿黏附型蜘蛛絲的分子（zǐ）結（jié）構和紡絲過程，人們已經開發（fā）出了各種力學性能（néng）優異的水凝膠（jiāo）纖維。下一步，將黏附性和離子導電性引入水凝膠纖維中，人們或將開發出具有優異黏附性、力學強（qiáng）度和信號（hào）傳輸功能的人工神經纖維。

　　“然而要實現力學（xué）性能和電學性能的良好結合，主要挑戰在於如何在連續紡絲的基礎上調節（jiē）人工纖維分（fèn）子間的相互作用和分級結構。”朱（zhū）美芳介紹。

　　聯合團（tuán）隊基（jī）於PrDA水凝膠纖維，開發了一種用於生物電信（xìn）號傳輸（shū）的可紡黏性導電人造蛛絲材料。該人造蛛絲的兩性離子（zǐ）聚合物鏈（liàn）間的靜電相互作用保（bǎo）證了優（yōu）異的牽（qiān）引紡絲能力、力學性能（néng）和對不同類型表麵的黏附性能。同時（shí），該人造蛛絲顯示出良好的離子導（dǎo）電性，是捕捉人體生物電信號並傳輸到檢測儀器的（de）理想界麵材料。此外，將該人（rén）造蛛絲（sī）用於人工（gōng）突觸晶體管的（de）構建，可實現擬神（shén）經（jīng）信號的可控調控。其未來可（kě）應用於生物電極、腦（nǎo）機接口、可穿戴電子設（shè）備和神經態計算機等領域。(科技日報記者 陳 曦)