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安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)在超強(qiáng)彈性體材料領(lǐng)域取得突破

有望挑戰(zhàn)世界性課題蜘蛛絲仿生材料

日前，受蜘蛛絲超強(qiáng)超彈性能的啟發(fā)，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分子工程中心汪鐘凱教授團(tuán)隊(duì)以蓖麻油為原材料，制備了一種抗拉強(qiáng)度超過(guò)200兆帕的超強(qiáng)熒光彈性體，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)的高值轉(zhuǎn)化和利用。該成果以“制備具有取向微結(jié)構(gòu)的超強(qiáng)長(zhǎng)鏈聚酰胺彈性體”為題，發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

有研究表明，蜘蛛絲力學(xué)拉伸強(qiáng)度最強(qiáng)可達(dá)到800兆帕，這相當(dāng)于用一根鉛筆粗細(xì)的十字園蜘蛛絲，就可以停住一架正在降落中(速度為80m/s)的波音747飛機(jī)(重量180000kg)。蜘蛛絲的這種超強(qiáng)超彈性能來(lái)源于絲蛋白內(nèi)部的納米晶體的特殊取向結(jié)構(gòu)。因此，這一研究方向得到了科研工作者的廣泛關(guān)注。

該團(tuán)隊(duì)在植物油脂高分子合成的研究中發(fā)現(xiàn)了一種新路徑，能夠?qū)⒈吐橛娃D(zhuǎn)化為一系列高純度的單體，通過(guò)對(duì)單體的聚合制備形成模仿蛋白的聚合物分子，進(jìn)一步精確調(diào)節(jié)這些聚合物的分子組成，獲得了納米晶體的特殊結(jié)構(gòu)。并通過(guò)機(jī)械加工使這種特殊的納米晶體實(shí)現(xiàn)了類似于蜘蛛絲的取向結(jié)構(gòu)，最終獲得抗拉強(qiáng)度超過(guò)200兆帕的超強(qiáng)熒光彈性體。相對(duì)于當(dāng)前彈性體強(qiáng)度普遍在幾十兆帕而言，該成果取得重大突破，為進(jìn)一步挑戰(zhàn)蜘蛛絲仿生材料這一世界性課題提供了新思路。

以往的研究顯示，生物質(zhì)資源能夠被轉(zhuǎn)化為高分子材料，但在成本及性能方面還不能與當(dāng)前的石油基高分子材料媲美。本次研究成果在生物質(zhì)材料性能方面取得突破，有效加快了廉價(jià)農(nóng)林生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為高分子新材料的發(fā)展步伐，有利于人們擺脫對(duì)石化資源的依賴，以改善環(huán)境并實(shí)現(xiàn)低碳生活。