受蜘蛛侠启发，研究人员重新创造了网状投射技术

每个读过漫画书或看过蜘蛛侠电影的孩子都曾尝试过想象用手腕射出一张网、飞过街道并制服恶棍会是什么样子。塔夫茨大学的研究人员认真对待这些想象中的场景，并创造了第一个网络吊索技术，其中流体材料可以从针中射出，立即凝固为绳子，并粘附并举起物体。

该研究是发表在日记中先进功能材料。

这些粘性纤维由塔夫茨大学 Silklab 制造，来自蛾茧，在溶液中煮沸并分解成称为丝心蛋白的构建块蛋白质。丝素蛋白溶液可以通过窄孔针挤出，形成一股流，加上合适的添加剂，当暴露在空气中时，该流固化成纤维。

当然，大自然是将丝纤维制成绳索、网和茧的最初灵感来源。蜘蛛、蚂蚁、黄蜂、蜜蜂、蝴蝶、飞蛾、甲虫，甚至苍蝇都可以在其生命周期的某个时刻产生丝。

大自然也启发了 Silklab 率先使用丝素蛋白来制造可以在水下工作，几乎可以应用于任何表面，可以延长产品的保质期，集光材料这可以显着提高太阳能电池的效率，并且

然而，虽然他们在丝基材料方面取得了重大进展，但研究人员尚未复制蜘蛛的掌握，蜘蛛可以控制它们所纺丝的刚度、弹性和粘合性能。

突破纯属偶然。 “我正在研究一个使用丝素蛋白制造极强粘合剂的项目，当我用丙酮清洁玻璃器皿时，我注意到玻璃底部形成了一种网状材料，”马可·洛·普雷斯蒂（Marco Lo Presti）说，他是该大学的研究助理教授。塔夫茨。

这一偶然发现克服了复制蜘蛛丝的几个工程挑战。当丝素蛋白溶液暴露在空气中时，可以在数小时内缓慢形成半固体水凝胶。就像乙醇或丙酮一样，但用于制造粘合剂的多巴胺的存在使得固化过程几乎立即发生。

当有机溶剂洗液快速混合时，丝溶液迅速形成具有高拉伸强度和粘性的纤维。多巴胺及其聚合物采用与藤壶相同的化学物质来形成牢固地粘附在表面上的纤维。

下一步是在空气中旋转纤维。研究人员将多巴胺添加到丝素蛋白溶液中，这似乎可以通过将水从丝中吸走来加速从液体到固体的转变。当通过同轴针射出时，丝溶液的细流被一层丙酮包围，从而引发凝固。

丙酮在半空中蒸发，留下纤维附着在它接触的任何物体上。研究人员用壳聚糖（一种昆虫外骨骼的衍生物，使纤维的拉伸强度提高了 200 倍）和硼酸盐缓冲剂（使纤维的粘合性提高了约 18 倍）增强了丝素蛋白-多巴胺溶液。

纤维的直径可以在人类头发的直径到大约半毫米之间变化，具体取决于针的孔径。

该装置发射的纤维可以在各种条件下拾取超过自身重量80倍的物体。研究人员通过从大约 12 厘米的距离拾起一个茧、一根钢螺栓、一根漂浮在水面上的实验室管、一把部分埋在沙子中的手术刀和一块木块来证明这一点。

洛·普雷斯蒂指出，“如果你观察大自然，你会发现蜘蛛无法射出它们的网。它们通常会从腺体中吐出丝，物理接触表面，然后拉出线条来构建它们的网。我们正在演示一种从设备中发射纤维，然后从远处粘附并拾取物体的方式，而不是将这项作品呈现为生物启发材料，它实际上是一种受超级英雄启发的材料。”

在这项研究中，天然蜘蛛丝的强度仍然比人造纤维强约 1,000 倍。但只要增加一点想象力和工程学，创新将继续改进，并为各种技术应用铺平道路。

塔夫茨大学 Frank C. Doble 工程教授兼 Silklab 主任 Fiorenzo Omenetto 表示：“作为科学家和工程师，我们在想象与实践之间游走。这就是所有魔法发生的地方。”

“我们可以从大自然中获得灵感。我们可以从漫画和科幻小说中获得灵感。在这种情况下，我们想要对我们的丝绸材料进行逆向工程，使其表现出大自然最初设计的方式，并且作家们想象出来了。”