当涉及到构成天然蚕丝纤维的复杂分子混合物时，天然就会优于人工纤维。虽然人工合成的材料成就非凡，但是这种人工材料品种仍然不能与天然纤维的强度相匹配。

 

　　但是通过将蚕丝生产的丝绸以化学方式进行分解，然后重新组装，工程师们发现，他们可以制造出比天然纤维材料强度高两倍的材料，并能被塑造成如网格和晶格这样复杂的结构。

 

　　研究人员说，这种新材料被称为再生纺丝纤维(RSF)，可以在商业和生物医学应用领域中得到大量的使用。这一研究发现发表在《自然通讯》杂志上。该论文由迈克菲工程教授、博士后凌盛杰、科研人员赵琴以及塔夫茨大学的其他三人共同撰写。

 

　　某些种类的蜘蛛丝是众所周知的强度大的材料之一。但与蚕丝不尽相同的是，蜘蛛不能培育生产出可供使用数量的纤维。包括布勒和他的合作者在内的多方面的研究人员尝试制造纯人工合成的丝绸，但做的这些努力还没有生产出与天然丝强度相匹配的纤维。

 

　　相反，该研究团队现在已经研发出一种方法来利用蚕生产的天然丝的佳性能，同时想办法加工强化它，并创造出各种各样的天然丝中不存在的新形状和新结构。

 

　　该研究团队说，关键是要打破天然丝的宏观结构，但不要过于破坏他们的微观结构。这个意思也就是说，他们只是将蚕茧溶解，而不是将物质本身的分子结构分解，而是由细微的纤维组成的中间体。这些细小的细线状组合保留了一些给予丝绸足够强度的重要层级结构。

 

　　Buehler是土木与环境工程部门的负责人。他将这种材料的回收与拆除旧砖房进行了对比，即将一个个砖块小心地分开，然后用它们来构建一种新型结构，而不是把房子推倒让其变成一堆瓦砾。他说，“大自然仍然可以更好地构造微观结构”，正如他早期的一些研究所证明的那样，这种结构对丝绸具有特殊的坚硬、弹性的特性有很大的作用。“在这种情况下，我们可以用大自然带给我们的东西。”

 

　　凌解释说，尽管丝线和纺织物都很贵，但材料的成本主要还来自茧丝织造工艺的劳动密集型的操作过程，而不是很便宜的蚕丝和茧丝的实际生产。他说，大量散装的未经加工的蚕茧每公斤只需要5美元(2.2磅)。

 

　　通过分解丝线，然后通过一个微小的开口挤出，研究人员发现他们可以生产出的传统丝绸两倍硬度的纤维，并接近蜘蛛的拖丝的硬度。 这个过程可能为新领域的应用开辟了多种可能性。例如，蚕丝是一种天然生物相容性物质，不会在体内产生任何不良反应。因此这种新型材料对于医疗缝合线、新皮肤生长的脚手架或其它生物材料来说是非常理想的。

 

　　这种方法还可以使得研究人员用天然丝绸无法复制的方式来塑造材料。例如，它可以形成网丝、管道、纤维这类比天然丝绸、线圈、片材和其他形式的材料厚得多的产品。“我们对[蚕]做的东西不满意，” Buehler说“我们想制作自己的新材料。”

 

　　秦刚说，这种形式的纤维可以用一种为丝绸溶解量身定制的3D打印系统中的复原材料来制作。新工艺其中一个优点是，它可以使用传统的制造技术操作，因此将其生产规模扩大到商业化所需数量并不困难。纤维的具体性能，包括它的刚度和韧性，只需要改变挤压过程的速度就可以控制。

 

　　这些重新构成的纤维对不同程度的湿度也很敏感，可以通过添加一层碳纳米管这样的薄层来导电。这可以使它们在各种传感装置中使用，在表面覆盖着一层网状的纤维可以对指尖的按压或者对周围环境的变化做出反应。

 

　　比勒说，一种可能的应用是可以用这种纤维制成床单。这种被单可以在护理过程中使用，当一个病人躺在同一特定位置的时间太长，护士通过监视压力值来帮助避免褥疮，并且可以自动警告护理人员。他说这样的应用可能会很快实现，因为在生产适合这种用途的材料方面还没有遇到真正的障碍。

 

　　澳大利亚悉尼大学的生物化学和分子生物技术专业的教授安东尼?韦斯(Anthony Weiss)说:“这是一个很好的研究，它利用了麻省理工学院和塔夫茨实验室的跨学科优势。”虽然他并没有参与这项研究工作。他说:“这项技术有潜力为新型编织材料和功能复合材料奠定基础——这些材料可以用在如新一代的纺织品和生物传感器一系列用途上面。”

 

　　该研究团队还包括博士后李春美和黄文文，以及塔夫茨大学生物医学工程专业的教授兼主席。这项工作得到了卫生研究院和国防部的支持。

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