仿生材料
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发布时间：2022-05-12 17:27
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时间：2023-10-15 19:04
材料科学是当前最重要的高科技之一，已取得了长足的发展。目前，人们已可以根据需要，设计和制造出多种多样的材料来。
但是迄今为止，一些与人类生活密切相关的材料，如天然骨、珍珠、蚕丝、贝壳等天然生物材料，人类还无法仿制出来。每年数以百万计的骨病患者，还只能依靠金属、陶瓷、复合材料等制成的人工骨来进行治疗。现在，对天然生物材料的结构、性能和生长机理的分析，以及进行复制，是当今材料科学研究的重大前沿课题。一门新的学科———仿生材料学正在兴起。
从上世纪90年代开始，美国投入很大力量从事这项研究工作，并已取得许多重要成果。蜘蛛丝是庞大的天然生物材料中的一员。天然蜘蛛丝是世界上最结实坚韧的纤维之一。它比高强度钢或用来制作防弹服的凯夫拉尔纤维更坚韧，且更具有弹性，重量又轻。据科学家计算，一根铅笔粗细的蜘蛛丝束，能够使一架正在飞行的波音747飞机停下来。目前，美国著名的杜邦化学工业公司的科学家，已经开发成功利用人造基因制备的具有蜘蛛丝特性（包括结构、强度、化学性能）的蛋白质分子。他们取出蜘蛛的产丝腺体，查看他们制造蜘蛛丝的蛋白质代码，在破译的基础上制*工合成基因。将这种人造基因移植至酵母或细菌中，便生长出一种球状材料。将这种蛋白质溶解在一种溶剂中，利用类似于蜘蛛吐丝的纺织技术制成纤维。这种新型纤维比尼龙和现有其它产品强度都高，更具弹性和耐磨性，而且质量也很轻，所以在飞机、人造卫星等航空航天领域大有用武之地。
加拿大魁北克的科学家，将这种人工合成的蜘蛛蛋白质基因植入山羊的乳腺细胞中。不久，基因被改变的山羊产出的奶中就含有蜘蛛丝的蛋白质了。加拿大Nexia生物技术公司总裁杰夫·特纳说，这种蛋白质能够制造出轻得令人难以置信的织物，其强度可挡住子弹，还可降解，这种材料被称之为“生物钢”。生物化学家们认为，“生物钢”有广阔的应用前景，它在任何方面都优于石油化工产品。
参考资料：http://www.kepu.gov.cn/kjqy/file/0120.htm
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时间：2023-10-15 19:04
