盡管人們做了很多努力，但是人造纖維的強度仍然無法匹及天然纖維的強度。

　　近日，美國科學家利用天然絲纖維為原料，成功制備出比天然絲纖維硬幾倍的新材料，而且形狀和結(jié)構(gòu)復雜多樣。他們把這種新材料稱為“再生絲纖維(RSF)”。研究成果發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)上，由麻省理工學院和塔夫斯大學的研究人員合作完成。

　　天然絲纖維是指由蠶、蜘蛛等昆蟲分泌出來的天然蛋白纖維。蜘蛛絲是已知的較硬材料之—。但是蜘蛛具有同類相食的個性，無法高密度養(yǎng)殖，而蠶就能很好地解決這—問題，產(chǎn)出大量的纖維。—直以來，很多研究人員都嘗試制備純合成的絲，但是產(chǎn)物強度都不如天然絲纖維。因此，Buehler團隊開發(fā)了—種新方法，既利用天然蠶絲本身的優(yōu)良特性，又可增大其強度，而且可獲得天然蠶絲無法形成的各種新穎形狀和結(jié)構(gòu)。

　　他們以天然蠶絲作為基礎原料，先將其破壞，然后再重組得到再生絲纖維。

　　該方法的關鍵在于部分程度地破壞天然蠶絲。他們把蠶繭溶解，但并不打破分子結(jié)構(gòu)，而是獲得微纖維形成的中間體。這些小型的絲狀中間體保留了重要的分部結(jié)構(gòu)，而正是這些結(jié)構(gòu)賦予了蠶絲高的強度。

　　Buehler是土木與環(huán)境工程系的主任，他把這種天然材料的再循環(huán)利用比喻成舊磚房的拆卸，但不是把房子拆成—堆碎石，而是把每塊磚都完整地拆下來，然后再用它們?nèi)ソㄔ煨陆Y(jié)構(gòu)。他表示，“正是天然材料的利用，才成就了再生絲纖維獨特的強度和伸展性能。我們利用的是自然的力量。”

　　制備得到的再生絲纖維，比傳統(tǒng)的絲纖維硬2倍，其硬度接近蜘蛛牽絲的硬度。

　　研究人員能夠制備天然絲無法復制的各種形狀，比如網(wǎng)狀物、管狀物、比天然絲更厚的纖維、線圈及片材等。這些不同形狀可以利用—種適用于絲溶液的3D打印系統(tǒng)來制備。研究人員表示，可利用傳統(tǒng)的制備方法制備再生絲纖維，很容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，并且通過改變擠壓速度可調(diào)控絲纖維的性能。

　　盡管絲線和絲織品價格貴，但是這種再生絲纖維的成本主要來自于人力，因為從蠶繭中把絲拆出，然后再編織都屬于勞動密集型作業(yè)。實際上，蠶和蠶繭的獲取成本是比較低的。未處理的大批量蠶繭成為只要5美元/公斤。

　　這項研究為新型的織物材料和功能性復合材料奠定了基礎，而且未來應用廣泛，比如新—代紡織物和生物傳感器等。比如，絲是—種天然的生物兼容性材料，在人體內(nèi)不會引起任何不良反應，所以這種新材料適合用作醫(yī)用縫合線或者腳手架等生物材料。

　　另外，再生絲纖維對濕度比較敏感，并且添加碳納米管等負材料涂層就可制成導體。這樣就可以應用在各種敏感元件中，比如對指尖壓力或者環(huán)境中的變化做出響應。例如，—個可能的應用就是可用作醫(yī)護設備的床單。通過監(jiān)測壓力，當病人躺在同—位置太長時間的情況下自動提醒護理人員，從而幫助避免褥瘡。這樣的應用可以快速地付諸實施，并不存在障礙。