美研制出最坚韧人造蜘蛛丝 可大幅提高3D打印无人机性能

研制背景

     蜘蛛丝的韧性虽好，但其产量一直是很大的问题。蜘蛛喜独居，在遇到同类时会相互残杀，所以用天然方式大规模生产蜘蛛丝是行不通的。鉴于蜘蛛丝优异的材料性能，科学家们从十几年前就开始寻找大规模量产的方式。早在2000年，就有科学家将蜘蛛身上产生蛛丝蛋白的基因移植到山羊身上，然后从羊奶中提取蜘蛛丝，但这些方法最终都未能实际应用。

人造蜘蛛丝

     通过基因工程的突破，Spidey Tek公司成功复制蜘蛛在过去5亿年的进化发展。该技术通过具体确定的基因代码生产蜘蛛丝并克隆成特有的微生物。即利用带有蜘蛛基因的微生物制造蜘蛛丝，在实际生产过程中，研究人员将这种微生物放入生物反应器，令其大量增殖，同时生成蜘蛛蛋白。蜘蛛蛋白正是构成蜘蛛纤维的主要原料。由于微生物的增殖十分迅速，蜘蛛蛋白单位时间内的产量十分可观。SpideyTek公司表示，用这种蜘蛛蛋白制成的蜘蛛纤维抗拉强度高达4万兆帕(兆帕是用来测量材料抗拉强度规模的单位值)，是天然蜘蛛丝的10倍，是碳纤维的100倍。因此，未来极有可能取代许多现有材料，例如钢、铝、或碳纤维。

未来应用

     该蜘蛛纤维能通过与3D打印材料混合提高其机械性能，而且适用范围非常广泛，PLA、ABS、树脂、聚丙烯、聚氨酯、聚碳酸酯等常见的3D打印材料均可使用。为证明这种人造蜘蛛纤维的性能，SpideyTek公司用其制造了一架无人机，该无人机相比目前生产的大部分无人机而言，具有质量轻、强度高、载重能力大等性能优势，并且可以像直升机一样起飞和降落。另外，利用其特有的复合强度特性，在无人机全面生产过程中，不需要金属框架，机身从制造到组装仅需一小时左右，这将大幅缩减无人机生产的总体成本。该公司计划再制造一架更大的无人机，翼展将达到10英尺(约3米)，一旦这种人造蜘蛛纤维技术成熟，未来将有望应用于更多的商业及军事任务。