德国慕尼黑——马克斯普朗克微观结构物理研究所的一组科学家通过添加金属，成功地使蜘蛛丝具有更强的抗断裂性和延展性。

蜘蛛侠用蜘蛛丝肯定会更轻松。例如，如果他必须阻止一辆以每小时100公里的速度行驶的逃跑汽车，一根5毫米粗的线就可以在20米的距离上完成这项工作。同样的任务需要一根手指粗的未处理蜘蛛丝线和一根前臂粗的钢棒。马克斯·普朗克的科学家们通过向天然材料中渗透金属离子来增强材料的强度。也有可能用这种方法增强其他天然和合成纤维。

用金属离子处理过的蜘蛛丝在巨大张力下不会断裂，这只是它所具有的优势之一。马克斯·普朗克研究所负责这项研究的马托·克奈兹说:“它可以膨胀成天然蜘蛛丝的两倍。”由于经过处理的材料能承受高强度的张力和应变，它在断裂前吸收的能量是天然材料的10倍。因此，它特别适用于全速制动或自由落体。

188金宝搏bet官网具有这种特性的材料还可用于空间技术、飞机和车辆制造，或用于任何需要轻、强和柔性材料的应用。

Knez解释说:“我们的工作在实际应用方面有很大的潜力，因为使用我们的方法，许多其他生物材料都可以变得更耐断裂和更有韧性。”188金宝搏bet官网然而，有一个重要的前提条件:天然材料必须含有蛋白质作为其主要成分。188金宝搏bet官网

对蜘蛛丝和其他蛋白质纤维的强化处理只有在金属离子渗透到纤维中时才有效。为了实现这一目标，研究人员采用了原子层沉积(ALD)技术。这种方法通常用于将材料暴露于水蒸气和由金属和有机附属物组成的挥发性化合物中，从而在材料表面沉积单独的金属氧化物层。188金宝搏bet官网多达几百个这样的气体脉冲流入材料，并在其表面覆盖一层或多或少厚的氧化物。Knez解释说:“因为每个脉冲只持续不到一秒，所以金属无法穿透材料。”“因此，我们调整了设备，使我们可以将单个脉冲的持续时间延长到40秒。”

为了明确新工艺不再像标准ALD那样涉及涂层工艺，研究人员将修改后的技术称为多脉冲气相渗透(MPI)。通过这样做，他们避免了将来任何可能的混乱。克奈兹说:“实际上，我们很难向同事们说清楚，我们正在使用以前只用于涂层的工艺来渗透材料。”188金宝搏bet官网

在透射电子显微镜下，研究人员能够检测到蒸汽相的金属原子也可以潜入蜘蛛丝的内部。为了进行这些测试，马丁·路德大学的科学家Halle-Wittenberg切下了90纳米薄片的蜘蛛丝。然而，显微图像并没有解释为什么金属原子会增加蛋白质纤维的强度。

Knez说:“这将表明铝存在于一种化合物中，而不是典型的氧化铝。”他很清楚这是哪种化合物。他假设金属原子将蛋白质分子相互结合。氢原子通常在分子之间形成桥梁，这种桥梁比用金属原子制成的强化合物更容易断裂。因此，金属渗透的蜘蛛丝比天然蜘蛛丝更能承受重量。更好的延展性也可以这样解释:蜘蛛丝的长度可以延长，因为它的蛋白质纤维在被称为无定形的区域像纠结的羊毛一样缠绕在一起。在其他地方，它们把自己排列成整齐的线，就像一个整齐的羊毛球。Knez说:“在这些晶体区域，氢桥可能也被金属离子所取代。”因此，它们的秩序被消解，无定形区域增加，延展性也随之增加。

尽管金属蜘蛛丝的性能得到了极大的改善，但在未来，它不太可能被用于加固挡舷或飞机机翼。Knez说:“获得大量的天然蜘蛛丝可能或多或少是不可能的。”这种昆虫很难饲养，在吐丝方面也不是特别多产。

尽管如此，Knez相信这种动力推力在材料上的实际应用。188金宝搏bet官网“我们非常确定，利用我们的工艺，我们还能够改善合成材料的性能，使其模仿天然材料。”188金宝搏bet官网