原创 新型热压丝材料性能优于木材,韧性媲美凯夫拉与碳纤维
创始人
2026-05-23 13:19:07

新型融合丝材料韧性堪比凯夫拉,同时兼具生物相容性和6G应用潜力。

来自塔夫茨大学、帝国理工学院和密歇根大学的研究人员开发出了一种将天然蚕丝转化为超强固体材料的新方法,无需溶解纤维或使用合成添加剂。所得材料在强度和韧性上可与先进复合材料相媲美,同时保持生物相容性,并可根据医疗应用需求进行调节。

该团队没有将蚕丝分解为蛋白质再重新构建,而是直接在受控温度和压力下将排列整齐的丝纤维融合在一起。这一过程保留了蚕丝大部分的原始分子结构,使最终材料得以保持纤维的天然强度。

研究人员表示,这种融合丝材的拉伸韧性超过了骨骼和木材等材料,并接近凯夫拉。同时,其抗弹道冲击性能也优于某些碳纤维增强聚合物复合材料。

塔夫茨大学工程学院研究助理教授李春梅说:“以往的工艺会将天然纤维分解成单个丝素蛋白,然后再加工成新的形状,因此我们损失了原始纤维的许多固有强度。”

“采用这种新方法,无需溶解蚕丝——我们只需将纤维排列整齐,再施加热量和压力,它们就能一步融合在一起。”

重塑丝强度

该材料的基础是纺织工业中常用的市售蚕茧纤维。研究人员首先用温和的碳酸钠溶液去除了包裹在纤维外层的丝胶蛋白。然后,将纤维排列整齐,并在精确控制的温度和压力下进行热压。

加热过程中,丝蛋白结构中活动性较强的部分软化到足以将相邻纤维粘合在一起,同时保留了负责强度和柔韧性的结晶区域。

“丝就像一种复合材料,”塔夫茨大学斯特恩家族捐赠工程学教授大卫·卡普兰说,“纤维蛋白中有一种活动性较强的非晶相,还有一部分蛋白质链折叠形成片状表面,这些片状表面又堆叠成晶体结构。”

研究人员找到了最佳工艺窗口:温度在257至419华氏度(125至215摄氏度)之间,压力范围在1900至9800个大气压之间。热量或压力过低会形成较弱的结构,而过高的温度则会使材料变脆。

最终结构在微观层面类似于木材,排列整齐的纤维束粘合在一起,能有效分散应力。研究人员表示,这种层级结构赋予了材料兼具韧性和耐久性的不同寻常特性。

可适配人体

该团队还测试了融合丝材在生物医学领域的应用。动物研究表明,该材料仅引发轻微的免疫反应,且反应会随时间减弱。

研究人员发现,通过调整加工条件,可以调控材料的降解速度。融合密度较低的版本允许细胞逐渐渗透,而密度更高的版本则能抵抗分解,并保持更长时间的稳定。

“我们可以根据所使用的条件来控制材料降解的快慢,”李春梅说。

研究人员认为,凭借其强度和生物相容性,这种材料未来可用于骨科植入物,例如用于骨折的接骨板、螺钉和固定装置。

密歇根大学的科学家还发现,融合丝材可以使太赫兹辐射发生偏振,这种辐射被用于机场扫描仪、医学成像和化学检测系统。研究团队表示,这一特性有望支持未来的6G通信技术,其数据传输速度将远超当今的5G网络。

这项研究已发表在《自然·可持续发展》期刊上。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!

⚠️
本网站信息内容及素材来源于网络采集或用户发布,如涉及侵权,请及时联系我们,发送链接至2697952338@QQ.COM,我们将第一时间进行核实与删除处理。

相关内容

热门资讯

别再一直开制冷!空调这个模式解... 近期,我国多地高温天气持续发展。北方迎来今年以来最大规模的高温过程,南方空气相对湿度偏高,闷热如蒸笼...
凯里潮湿天气家装避坑攻略,教你... # 凯里潮湿天气家装避坑攻略,教你挑选靠谱本地装修公司 【广告】 近几年凯里本地新房交付、旧房翻新、...
无锡一小区“入户门”被拍卖了?... 近日,无锡市惠山区学府上院二区(惠山映)小区多位业主向扬子晚报/紫牛新闻记者反映,自家小区正常通行了...
原创 供... 英国持续遭遇新一轮热浪之际, 安格利亚水务公司宣布,对其在英格兰东部超过500万用户实施软管用水禁令...
原创 法... 玛丽娜·勒庞将在对一项挪用公款罪判决提出挑战后,参加明年的法国总统选举。此前,这项判决一度阻断了她第...
阿根廷总统米莱经典著作《经济思... 阿根廷总统米莱经典著作《经济思想的激辩:凯恩斯、弗里德曼与奥地利学派》中文版首发,一场席卷百年的经济...
蓝山县举行“周五企业接待日”专... 今日永州讯(蓝山特约记者 王艺淞 张振林 雷玲香)7月10日上午,蓝山县举行“周五企业接待日”专题座...
帕斯菲达8GS全合成齿轮油:高... 在工业设备高速化、重载化发展的今天,齿轮箱润滑性能直接影响设备运行效率、维护成本以及使用寿命。对于长...
再惹争议!两天内400多只野猫... 在刚刚过去的周末,作为新西兰坎特伯雷一年一度、同时也备受争议的狩猎赛事的一部分,约440只野猫被猎杀...
工资增长排名,新西兰倒数第一! 根据最新数据,在扣除通货膨胀因素后,近年来新西兰民众的工资增长表现位居全球倒数第一。 上周,经济合作...