蜘蛛絲的韌性雖好,但其產(chǎn)量一直是很大的問(wèn)題。蜘蛛喜獨(dú)居,在遇到同類時(shí)會(huì)相互殘殺,所以用天然方式大規(guī)模生產(chǎn)蜘蛛絲是行不通的。鑒于蜘蛛絲優(yōu)異的材料性能,科學(xué)家們從十幾年前就開(kāi)始尋找大規(guī)模量產(chǎn)的方式。早在2000年,就有科學(xué)家將蜘蛛身上產(chǎn)生蛛絲蛋白的基因移植到山羊身上,然后從羊奶中提取蜘蛛絲,但這些方法最終都未能實(shí)際應(yīng)用。
通過(guò)基因工程的突破,Spidey Tek公司成功復(fù)制蜘蛛在過(guò)去5億年的進(jìn)化發(fā)展。該技術(shù)通過(guò)具體確定的基因代碼生產(chǎn)蜘蛛絲并克隆成特有的微生物。即利用帶有蜘蛛基因的微生物制造蜘蛛絲,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,研究人員將這種微生物放入生物反應(yīng)器,令其大量增殖,同時(shí)生成蜘蛛蛋白。蜘蛛蛋白正是構(gòu)成蜘蛛纖維的主要原料。由于微生物的增殖十分迅速,蜘蛛蛋白單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量十分可觀。Spidey Tek公司表示,用這種蜘蛛蛋白制成的蜘蛛纖維抗拉強(qiáng)度高達(dá)4萬(wàn)兆帕(兆帕是用來(lái)測(cè)量材料抗拉強(qiáng)度規(guī)模的單位值),是天然蜘蛛絲的10倍,是碳纖維的100倍。因此,未來(lái)極有可能取代許多現(xiàn)有材料,例如鋼、鋁、或碳纖維。
該蜘蛛纖維能通過(guò)與3D打印材料混合提高其機(jī)械性能,而且適用范圍非常廣泛,PLA、ABS、樹(shù)脂、聚丙烯、聚氨酯、聚碳酸酯等常見(jiàn)的3D打印材料均可使用。為證明這種人造蜘蛛纖維的性能,Spidey Tek公司用其制造了一架無(wú)人機(jī),該無(wú)人機(jī)相比目前生產(chǎn)的大部分無(wú)人機(jī)而言,具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、載重能力大等性能優(yōu)勢(shì),并且可以像直升機(jī)一樣起飛和降落。另外,利用其特有的復(fù)合強(qiáng)度特性,在無(wú)人機(jī)全面生產(chǎn)過(guò)程中,不需要金屬框架,機(jī)身從制造到組裝僅需一小時(shí)左右,這將大幅縮減無(wú)人機(jī)生產(chǎn)的總體成本。該公司計(jì)劃再制造一架更大的無(wú)人機(jī),翼展將達(dá)到10英尺(約3米),一旦這種人造蜘蛛纖維技術(shù)成熟,未來(lái)將有望應(yīng)用于更多的商業(yè)及軍事任務(wù)。
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