受蜘蛛人啟發，研究人員重新創造了網狀投射技術

每個讀過漫畫書或看過蜘蛛人電影的孩子都曾嘗試過想像用手腕射出一張網、飛過街道並制服惡棍會是什麼樣子。塔夫茨大學的研究人員認真對待這些想像中的場景，並創造了第一個網路吊索技術，其中流體材料可以從針中射出，立即凝固為繩子，並粘附並舉起物體。

該研究是發表在日記中先進功能材料。

這些黏性纖維由塔夫茨大學 Silklab 製造，來自蛾繭，在溶液中煮沸並分解成稱為絲心蛋白的構建塊蛋白質。絲素蛋白溶液可以透過窄孔針擠出，形成一股流，加上合適的添加劑，當暴露在空氣中時，該流固化成纖維。

當然，大自然是將絲纖維製成繩索、網子和繭的最初靈感來源。蜘蛛、螞蟻、黃蜂、蜜蜂、蝴蝶、蛾、甲蟲，甚至蒼蠅都可以在生命週期的某個時刻產生絲。

大自然也啟發了 Silklab 率先使用絲素蛋白來製造可以在水下工作，幾乎可以應用於任何表面，可以延長產品的保存期限，集光材料這可以顯著提高太陽能電池的效率，並且

然而，雖然他們在絲基材料方面取得了重大進展，但研究人員尚未複製蜘蛛的掌握，蜘蛛可以控制它們所紡絲的剛度、彈性和粘合性能。

突破純屬偶然。 「我正在研究一個使用絲素蛋白製造極強黏合劑的項目，當我用丙酮清潔玻璃器皿時，我注意到玻璃底部形成了一種網狀材料，」馬可·洛·普雷斯蒂（Marco Lo Presti）說，他是該大學的研究助理教授。

這項偶然發現克服了複製蜘蛛絲的幾個工程挑戰。當絲素蛋白溶液暴露在空氣中時，可以在數小時內緩慢形成半固體水凝膠。就像乙醇或丙酮一樣，但用於製造黏合劑的多巴胺的存在使得固化過程幾乎立即發生。

當有機溶劑洗液快速混合時，絲溶液會迅速形成具有高拉伸強度和黏性的纖維。多巴胺及其聚合物採用與藤壺相同的化學物質來形成牢固地黏附在表面上的纖維。

下一步是在空氣中旋轉纖維。研究人員將多巴胺添加到絲素蛋白溶液中，這似乎可以透過將水從絲中吸走來加速從液體到固體的轉變。當透過同軸針射出時，絲溶液的細流被一層丙酮包圍，從而引發凝固。

丙酮在半空中蒸發，留下纖維附著在它接觸的任何物體上。研究人員使用殼聚醣（一種昆蟲外骨骼的衍生物，使纖維的拉伸強度提高了200 倍）和硼酸鹽緩衝劑（使纖維的黏合性提高了約18 倍）增強了絲素蛋白-多巴胺溶液。

纖維的直徑可以在人類頭髮的直徑到大約半毫米之間變化，這取決於針的孔徑。

該裝置所發射的纖維可以在各種條件下拾取超過自身重量80倍的物體。研究人員從大約 12 公分的距離拾起一個繭、一根鋼螺栓、一根漂浮在水面上的實驗室管、一把部分埋在沙子中的手術刀和一塊木塊來證明這一點。

洛·普雷斯蒂指出，「如果你觀察大自然，你會發現蜘蛛無法射出它們的網。它們通常會從腺體中吐出絲，物理接觸表面，然後拉出線條來構建它們的網。我們正在演示一種從設備中發射纖維，然後從遠處粘附並拾取物體的方式，而不是將這項作品呈現為生物啟發材料，它實際上是一種受超級英雄啟發的材料。

在這項研究中，天然蜘蛛絲的強度仍比人造纖維強約 1,000 倍。但只要增加一點想像和工程學，創新將繼續改進，並為各種技術應用鋪路。

塔夫茨大學 Frank C. Doble 工程教授兼 Silklab 主任 Fiorenzo Omenetto 表示：“作為科學家和工程師，我們在想像與實踐之間遊走。這就是所有魔法發生的地方。”

「我們可以從大自然中獲得靈感。我們可以從漫畫和科幻小說中獲得靈感。在這種情況下，我們想要對我們的絲綢材料進行逆向工程，使其表現出大自然最初設計的方式，並且作家們想像出來了。