高强度、慢回弹“人造蜘蛛丝”助力高空缓降
- 2019-12-071070
- 来源：纺织导报
科技大片中，“蜘蛛侠”能够穿梭于摩天大厦之间或缓慢降至地面而毫发无损，全凭双腕喷射的“蜘蛛丝”。如今，这一科学想象有望走进现实。南开大学刘遵峰教授团队使用水凝胶纤维成功制备出了新型超强韧“人造蜘蛛丝”，该纤维强度高、慢回弹、可重复伸缩，未来或将用于高空缓降等多领域。
*，自然界中的蜘蛛丝具有极高的抗拉强度(高达1.4GPa)，可以达到芳纶强度的一半。而且与普通的金属丝或芳纶相比，蜘蛛丝可伸长约40%，在高湿度环境下可伸长5倍，且伸长后几乎不反弹。除此之外，人们几乎看不到蜘蛛悬空身体旋转，这意味着蜘蛛丝还可以吸收扭转的能量。
基于此，该研究团队制备了一种人工合成水凝胶纤维材料。据介绍，该水凝胶纤维由聚丙烯酸制成，具有核壳结构，通过掺杂二价离子、加捻等方式增加了其强度，既兼具蜘蛛丝的优良性能，又可以实现量产。
终，该纤维的拉伸强度可达895MPa、伸长率可达44.3%、模量高达28.7GPa，阻尼效率达到95%，具有良好的减震效果。
使用“人造蜘蛛丝”制成的“球拍”，在金属重物下坠时，起到了很好的缓冲效果。同时，在湿度增加的条件下，可缓慢恢复原状。
这一新材料的成功制备为纺织材料的应用扩展了新领域：当高层建筑发生火灾等紧急情况时，人们可以使用“人造蜘蛛丝”制成的绳索实现缓降自救。该绳索可以承受人体重量，缓慢拉伸且不会回弹。