粗蜘蛛丝(3秒做蜘蛛丝发射器)

传说中的“天蚕丝”刀枪不入水火不侵,现在真的被我国科学家造出来了?他们改造了蚕的基因,让它们吐出了现在自然界里最强的丝,比美国造的凯夫拉纤维更厉害!

这些“天蚕丝”,实际上是蚕吐出来的蜘蛛丝,不过可不能小看蜘蛛丝,有人为了生产一件蜘蛛丝披肩,拉着上百人捕捉了一百六十多万只蜘蛛取丝织布,整整五年织出价值200多万人民币的黄金蛛丝披肩!

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除了贵以外,看上去那么纤细的蜘蛛网,如果拿去做防弹衣甚至坦克、装甲的话,性能绝对比现有的材料要更好!

那么,蜘蛛丝这么好的纤维为什么还没有实现量产为人类所用呢?针对蜘蛛丝难量产的问题,科学家们又提出了哪些不可思议的想法呢?

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蜘蛛丝的优势有哪些,能应用到哪些领域?

英国一位艺术家在马达加斯加岛收集了163万只蜘蛛,这是要干嘛呢?他居然突发奇想纯手工提取蜘蛛丝制作披肩,真不愧是艺术家!

在他的坚持和努力下,整个纺织厂干了5年,终于做出了一件黄金蛛丝披肩,成品金碧辉煌非常珍贵,第一时间就被英国博物馆收藏了,据说价值200多万人民币。

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另外在我国云南哀牢山,这里住着苦聪人,用蜘蛛网做马甲也是这个民族的特有技艺,据说制成的马甲非常保暖,也很坚韧,陪着那一代人度过了很艰难的岁月。

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这样看来,蜘蛛丝确实可以作为人类衣料,不仅如此,据科学家研究表明,蜘蛛丝还具有几个很大的优势

就目前的科学研究表明,蜘蛛丝是自然界最强韧的纤维。它可以被拉长10倍而不断裂,同样重量之下,蜘蛛丝的承重大约是钢丝的5倍,这也是为什么蜘蛛网能吸收撞击力的原因。

同时,蜘蛛网还非常耐低温,零下40度依然会有弹性。韧性强的纤维可以应用的领域就比较多,譬如改良防弹衣,制作渔网,甚至未来可能会取代塑胶袋等;

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同时,蜘蛛丝本身的蛋白质成分决定了其更广泛的作用。蜘蛛丝本身就属于天然蛋白质的一种,与人造纤维有所不同的是可以被生物所分解,不会造成污染,而且与人体可以发生高度相容,所以研制成功的话,蜘蛛丝也可以作为生计用品,譬如手术缝合线,医用绷带,甚至作为人工器官、人工关节韧带都是有可能的。

相关报道显示,在2011年,德国汉诺威医学院就有一位科学家成功利用蜘蛛丝培植出了人造皮肤,如果能大范围推广,对于火灾烧伤的人们来说无疑是巨大福音。

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强调一下,蜘蛛丝在军事领域的应用尤其重要。蜘蛛丝在军事上的应用可以追溯到1909年,二战时期的望远镜和枪炮瞄准系统装置中就有蜘蛛丝,但当时的研究不深,后来人们对其蛋白成分进行深入研究发现,蜘蛛丝拥有高强度、高弹性、高断裂功、低比重、强透气,总之是目前发现的自然界综合性能最优异的天然纤维。

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随着现代化武器越来越发达,武器对人伤害性也越来越强,国家需要更强的纺织品来维护战士们的安全,蜘蛛丝的特性就非常适合制造防弹衣,它的超级拉伸能力会起到极好的消力作用,理论上可以使射弹有效减速。因此,蜘蛛丝未来将在军事防弹系统中起到关键作用。

所以,如果蜘蛛丝能被批量生产,在军事、民用、医用等各个领域,改良不足之处,创新更多应用场景不在话下,这也是当前各国都在积极推进蜘蛛丝量产研究的重要原因。

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蜘蛛丝为什么不能量产呢?转基因养蚕吐蜘蛛丝靠谱吗?

针对蜘蛛丝的特有优势,科学家早就研究各种方法量产,但很可惜,由于蜘蛛有其生存的天性。

一方面因为蜘蛛是食肉动物,养殖成本是非常高的,不像蚕宝宝吃点桑叶就可以解决了,养殖成本高就会导致蜘蛛丝成品也会价高,同样无法大范围应用;

另一方面蜘蛛是掠食性动物,领域性非常强,也就是通常说的划抢地盘,每一只蜘蛛都是有专属领地的,一旦有其他蜘蛛入侵,很可能直接相互残杀,你说硬是要人工“分家”也不是不可以,但是跟蚕宝宝们群居相比,成本跟难度又上去了。

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由于蜘蛛直接养殖的难度大,成本高,各国一直没有突破量产这个问题,这时,科学家们就要想其他办法了,既然问题都出现在蜘蛛本身,那就把吐丝功能放到其他动物身上,这不就可以了吗?

科学家们想了很多中国方法,各种动物、或者是细菌、又或是苜蓿类植物的转基因,都做了大量尝试,譬如加拿大科学家刘易斯研究出了“蜘蛛丝羊”,听起来有些不可思议,一只羊怎么可能会吐丝?

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科学家将蜘蛛的吐丝基因转嫁到羊的身上,被称为“牛羊乳蜘蛛丝法”。

羊没法跟蜘蛛一样“拉丝”而是将类似于蜘蛛丝的高蛋白藏在羊奶中排出,还需要后续技术来提纯成蛛丝,这种方法当然比直接捉蜘蛛产丝的效率要高得多,但是同样也产生了一些问题:

提纯出来的蛛丝韧度只能达到正常蛛丝的一半,产出的奶是不可再用的,甚至部分羊儿的身体出现了不健康现象。目前“蜘蛛丝羊”项目仍在研究中,但还没有真正投入量产使用。

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还有科学家使用过“微生物蜘蛛丝法”和“植物蜘蛛丝法”。微生物法是取得一些能在大容器中培养的细菌,将蜘蛛丝细菌转移到细菌身上,细菌发酵后,从微孔中挤出蜘蛛丝,目前这种方法也在研究中,暂时没有得到普遍量产。植物蜘蛛丝法与微生物类似,将蜘蛛的产丝基因转嫁到花生、烟草或者谷物身上,再从植物中提取。这两中方式目前都在推进中。

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中国科学家深耕转基因蚕,始终认为两者相似而更有研究价值。理由很简单,因为蚕丝目前是世界上唯一一种较成熟的能大规模养殖的动物丝纤维,如果研制成功,后续工作就将简单很多。科学家们同样是把蜘蛛的产丝基因注射到蚕的腺体中,观察蚕的后续吐丝情况。

目前中国东华大学生物与医学团队和西南大学前沿交叉学科团队正在进行本项研究,据悉,他们已经攻克了这个实验中最难的部分——显微注射,并开发了蚕丝的最小科技模型对蛛丝蛋白进行定位修正,以此来确保“蛛蚕丝”能够正常产出。

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科学家们表示,这种纤维如果研制成功,其韧性将比美国应用在防弹背心中的凯夫拉纤维强6倍,研究成果对我国的军备至关重要。目前该实验取得了阶段性成果,相信蛛蚕丝的大规模商业化很快就会到来。

这里跟大家普及一下凯夫拉纤维,它是美国杜邦集团研发的一种芳纶纤维材料,具备永久的抗热阻燃性、永久的抗静电性、耐酸碱、高耐磨高抗撕等特性,目前在美国已经广泛应用到军事领域,被称为“装甲卫士”,主要用作坦克、装甲车、防弹衣、甚至是核动力航空母舰及导弹驱逐舰中,提高防护性能,降低武器重量,刀枪不入。

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凯夫拉纤维目前是人造纤维中最坚韧的产品了,但《自然》杂志的论文表示,蜘蛛丝相较于凯夫拉纤维,其韧性可以超凯夫拉6倍,甚至达尔文树皮蜘蛛产的丝的韧性是凯夫拉的10倍,蜘蛛丝的量产或将代替美国凯夫拉纤维在各个领域的垄断应用,对任何国家来说都是重要突破。

结语

由此我们可以清楚了解到,蜘蛛丝作为自然界纤维的“老大”备受人类的青睐,一种原材料能带来多个领域的突飞猛进,就值得各国深入研究直至成果显现。

对中国而言,率先量产蜘蛛丝有着至关重要的作用,有助于我国在防护领域摆脱美国的原材料垄断,甚至反超美国防护技术。目前我国在“蚕吐蛛丝”的领域小有成就,有望实现商业化量产。

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参考资料:

1.蚕宝宝吐蜘蛛丝

2.羊儿改行产蛛丝

3.新型纤维在军事防护服领域的应用

4.蜘蛛丝的研究与应用