安徽農業(yè)大學(xué)在超強彈性體材料領(lǐng)域取得突破
有望挑戰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(xué)生物質(zhì)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(guò)200兆帕的超強熒光彈性體，實(shí)現了農林生物質(zhì)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(cháng)鏈聚酰胺彈性體”為題，發(fā)表在著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
有研究表明，蜘蛛絲力學(xué)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(lái)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(guān)注。
該團隊在植物油脂高分子合成的研究中發(fā)現了一種新路徑，能夠將蓖麻油轉化為一系列高純度的單體，通過(guò)對單體的聚合制備形成模仿蛋白的聚合物分子，進(jìn)一步精確調節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(guò)機械加工使這種特殊的納米晶體實(shí)現了類(lèi)似于蜘蛛絲的取向結構，最終獲得抗拉強度超過(guò)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(jìn)一步挑戰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(zhì)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(zhì)材料性能方面取得突破，有效加快了廉價(jià)農林生物質(zhì)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(lài)，以改善環(huán)境并實(shí)現低碳生活。
