看过电影《蜘蛛侠》的朋友，
一定记得那忽长忽短、坚韧无比的蜘蛛丝
正是凭借这神奇无比的蜘蛛丝
蜘蛛侠才能上蹿下跳、腾跃自如
在学术界，蜘蛛侠的独门神器有个专门术语——超强弹性体。所谓超强弹性体，是一种抗拉强度接近于金属、同时具有较大延展性和回弹性的特殊材料，可用于防弹衣、宇航服等特种纺织材料。目前，国内外市场上超强弹性体的主要原料，是用石油提炼的石油基高分子。
那么，除了石油基高分子，还有没有其他原料可以制作超强弹性体？我国科学家的一个最新发现令人脑洞大开：蓖麻油。
蓖麻油堪比蜘蛛丝？
“蜘蛛丝的确是天然的超强弹性体，其拉伸强度超乎一般人的想象。”汪钟凯教授告诉记者，此前的研究表明，蜘蛛丝的力学拉伸强度非常大，其中有一种叫“十字园蛛”的蜘蛛吐的丝，其拉伸强度最大可达到800兆帕。
“800兆帕是什么概念？这相当于用一根铅笔粗细的十字园蜘蛛丝，就可以停住一架正在降落中的波音747飞机。飞机重量为180000 kg（公斤），降落时的飞行速度在80 m/s（米/秒）左右，蜘蛛丝的超强超弹性能，可以想见。”
蜘蛛丝的拉伸强度为何如此强大？汪钟凯说，蜘蛛丝内部有刚性的纳米晶体和弹性的蛋白，纳米晶体沿轴向均匀分布。这种刚性和弹性的完美结合，赋予了蜘蛛丝超强超弹性能。“因此，这一研究方向得到全球科研工作者的广泛关注。”
受蜘蛛丝超强超弹性能的启发，汪钟凯团队在植物油脂高分子合成的研究中发现了一种新路径，能够将蓖麻油转化为一系列高纯度的单体。“我们通过对单体的聚合，形成模仿蛋白的聚合物分子；之后，再进一步精确调节这些聚合物的分子组成，获得了纳米晶体的特殊结构。”
汪钟凯介绍说，最后该团队通过循环拉伸处理，使这种特殊的纳米晶体实现了类似于蜘蛛丝的取向结构，最终获得抗拉强度超过200兆帕的超强荧光弹性体——能像一些天然蛋白那样发荧光的超强弹性体。
生物质资源转化为高分子新材料
据了解，目前国内外一般弹性体的强度在几十兆帕。因此，汪钟凯团队的这一成果堪称突破，为进一步挑战蜘蛛丝仿生材料这一世界性课题提供了新思路。
“尽管此前的研究表明，植物油、松香、松脂、木质素、纤维素 等生物质资源能够被转化为高分子材料，但其成本、性能还不能与石油基高分子材料媲美。”汪钟凯说，“在我们目前的实验条件下，每100公斤蓖麻油可制备26公斤弹性体材料。”
蓖麻油的市场价为普通食用油价格的2倍左右，目前我国一年的蓖麻油产量约为5万吨。如果汪钟凯团队的成果能顺利转化，无疑将有效加快廉价农林生物质资源转化为高分子新材料的步伐。如能实现产业化，将有助于帮助人们摆脱对石化资源的依赖。
“该项成果已经获得国家发明专利授权。当然，我们目前的成果还处在实验室阶段，距离产业化还有相当距离。”汪钟凯说，“今后我们计划开发第二代和第三代产品，最终让它像真正的蜘蛛丝一样强大，成为制备超强弹体的廉价原料。”
编辑：张程
统稿编辑：孟然
责任编辑：曹畅
