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安徽農業(yè)大學在超強彈性體材料領域取得突破

有望挑戰(zhàn)世界性課題蜘蛛絲仿生材料

日前，受蜘蛛絲超強超彈性能的啟發(fā)，安徽農業(yè)大學生物質分子工程中心汪鐘凱教授團隊以蓖麻油為原材料，制備了一種抗拉強度超過200兆帕的超強熒光彈性體，實現(xiàn)了農林生物質的高值轉化和利用。該成果以“制備具有取向微結構的超強長鏈聚酰胺彈性體”為題，發(fā)表在著名學術期刊《自然·通訊》上。

有研究表明，蜘蛛絲力學拉伸強度最強可達到800兆帕，這相當于用一根鉛筆粗細的十字園蜘蛛絲，就可以停住一架正在降落中(速度為80m/s)的波音747飛機(重量180000kg)。蜘蛛絲的這種超強超彈性能來源于絲蛋白內部的納米晶體的特殊取向結構。因此，這一研究方向得到了科研工作者的廣泛關注。

該團隊在植物油脂高分子合成的研究中發(fā)現(xiàn)了一種新路徑，能夠將蓖麻油轉化為一系列高純度的單體，通過對單體的聚合制備形成模仿蛋白的聚合物分子，進一步精確調節(jié)這些聚合物的分子組成，獲得了納米晶體的特殊結構。并通過機械加工使這種特殊的納米晶體實現(xiàn)了類似于蜘蛛絲的取向結構，最終獲得抗拉強度超過200兆帕的超強熒光彈性體。相對于當前彈性體強度普遍在幾十兆帕而言，該成果取得重大突破，為進一步挑戰(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，生物質資源能夠被轉化為高分子材料，但在成本及性能方面還不能與當前的石油基高分子材料媲美。本次研究成果在生物質材料性能方面取得突破，有效加快了廉價農林生物質資源轉化為高分子新材料的發(fā)展步伐，有利于人們擺脫對石化資源的依賴，以改善環(huán)境并實現(xiàn)低碳生活。