多功能、高功能織物

1、功能纖維：功能纖維：具有特定功能，諸如吸水、高彈、防紫外、抗茵、具有特定功能，諸如吸水、高彈、防紫外、抗茵、抗靜電等性能的纖維叫功能纖維。抗靜電等性能的纖維叫功能纖維。第二節(jié) 高功能織物功能纖維按用途分為生活用功能纖維和工業(yè)用功能纖維。功能纖維按用途分為生活用功能纖維和工業(yè)用功能纖維。按功能分為吸水吸濕纖維、抗菌防臭纖維、抗靜電纖維、導(dǎo)電按功能分為吸水吸濕纖維、抗菌防臭纖維、抗靜電纖維、導(dǎo)電纖維、防紫外纖維、芳香纖維等。如表中所示。纖維、防紫外纖維、芳香纖維等。如表中所示。功能纖維簡介主要介紹以下幾種纖維主要介紹以下幾種纖維高吸水纖維高吸水纖維(superabsorbent fiber)阻燃纖

2、維阻燃纖維(fire-retardant fiber)抗靜電纖維抗靜電纖維(antistatic fiber)抗菌纖維（抗菌纖維（ antibacterial fiber ）防紫外線纖維（防紫外線纖維（UV resistant fiber）高吸水纖維(superabersorbent fiber)定義：定義：高吸水纖維的持點是能夠吸收比自重大數(shù)十倍、高吸水纖維的持點是能夠吸收比自重大數(shù)十倍、數(shù)百倍乃至千倍的水，吸水速度快，即使施加壓力也數(shù)百倍乃至千倍的水，吸水速度快，即使施加壓力也難于將水?dāng)D出，當(dāng)外界溫度降低時，吸收的水分可自難于將水?dāng)D出，當(dāng)外界溫度降低時，吸收的水分可自行擴散出來。行擴散出來

3、。高吸水性纖維用途：高吸水性纖維用途：纖維狀高吸水材料吸水表面積大，吸水速度快，手纖維狀高吸水材料吸水表面積大，吸水速度快，手感柔軟，大大拓寬了高吸水性材料的應(yīng)用范圍，尤其適感柔軟，大大拓寬了高吸水性材料的應(yīng)用范圍，尤其適合制造高吸水性紡織品。合制造高吸水性紡織品。分類：分類：高吸水性樹脂按原料可分為三大類：淀粉系高吸水性樹脂按原料可分為三大類：淀粉系（淀粉接枝、羧甲基化等）；纖維素系（纖維素羧甲（淀粉接枝、羧甲基化等）；纖維素系（纖維素羧甲基化、接枝等）；合成聚合物系（包括聚丙烯酸系、基化、接枝等）；合成聚合物系（包括聚丙烯酸系、聚乙烯醇系等）。其中聚丙烯酸（鹽）類占高吸水性聚乙烯醇系等）。

4、其中聚丙烯酸（鹽）類占高吸水性樹脂總產(chǎn)量的樹脂總產(chǎn)量的 80以上。這類高分子交聯(lián)體屬于離以上。這類高分子交聯(lián)體屬于離子型電解質(zhì)，吸水能力特別強，且貯運方便。子型電解質(zhì)，吸水能力特別強，且貯運方便。高吸水纖維(superabersorbent fiber)物理改性是將一般纖物理改性是將一般纖維與吸水性纖維混紡，維與吸水性纖維混紡，也可在一般纖維中加也可在一般纖維中加入吸水性粉末，或者入吸水性粉末，或者將高吸水性樹脂的分將高吸水性樹脂的分散溶液涂覆在一般纖散溶液涂覆在一般纖維或纖維造品上以提維或纖維造品上以提高纖維的吸水率。高纖維的吸水率。高吸水纖維(superabersorbent fiber)

5、制備：制備：兩種方法兩種方法 纖維的親水化改性纖維的親水化改性化學(xué)處理則是用化學(xué)處理則是用一般纖維與反應(yīng)一般纖維與反應(yīng)性物質(zhì)反應(yīng)制取性物質(zhì)反應(yīng)制取高吸水性纖維。高吸水性纖維。+阻燃纖維(fire-retardant fiber)定義：定義：在接觸火焰時不產(chǎn)生明火，或雖起火燃燒但離開火源后在接觸火焰時不產(chǎn)生明火，或雖起火燃燒但離開火源后迅速自行熄滅的纖維，稱為阻燃纖維或難燃纖維。天然有機纖迅速自行熄滅的纖維，稱為阻燃纖維或難燃纖維。天然有機纖維和大多數(shù)化學(xué)纖維均為可燃和易燃纖維，僅有氯綸等少數(shù)纖維和大多數(shù)化學(xué)纖維均為可燃和易燃纖維，僅有氯綸等少數(shù)纖維是難燃纖維。維是難燃纖維。阻燃纖維的用途：阻燃

6、纖維的用途：廣泛用于室內(nèi)裝飾、交通運輸、防護(hù)及工業(yè)廣泛用于室內(nèi)裝飾、交通運輸、防護(hù)及工業(yè)等領(lǐng)域，如床上用品、窗簾、地毯、沙發(fā)套、軍事設(shè)施的防護(hù)等領(lǐng)域，如床上用品、窗簾、地毯、沙發(fā)套、軍事設(shè)施的防護(hù)用品，兵工廠、煉油廠、煤礦、煉鋼廠操作人員的工作服，飛用品，兵工廠、煉油廠、煤礦、煉鋼廠操作人員的工作服，飛機、火車、汽車等交通工具上的紡織品，兒童玩具等。阻燃纖機、火車、汽車等交通工具上的紡織品，兒童玩具等。阻燃纖維的廣泛使用可大大降低火災(zāi)的發(fā)生次數(shù)，提高安全性。維的廣泛使用可大大降低火災(zāi)的發(fā)生次數(shù)，提高安全性。阻燃纖維(fire-retardant fiber)1共聚法共聚法 在成纖高聚物的合成過

7、程中，將含有磷、硫等阻燃在成纖高聚物的合成過程中，將含有磷、硫等阻燃元素的化合物作為共聚單體引入大分子鏈中，經(jīng)紡絲制成阻燃元素的化合物作為共聚單體引入大分子鏈中，經(jīng)紡絲制成阻燃纖維。如腈氯綸就是由丙烯腈與偏二氯乙烯或丙烯腈與氯乙烯纖維。如腈氯綸就是由丙烯腈與偏二氯乙烯或丙烯腈與氯乙烯共聚得到的阻燃纖維。共聚得到的阻燃纖維。 2共混法共混法 將阻燃劑加入紡絲液中制成阻燃纖維。也可采用皮將阻燃劑加入紡絲液中制成阻燃纖維。也可采用皮芯型復(fù)合紡絲，使阻燃劑位于纖維芯層，普通聚合物作為皮芯型復(fù)合紡絲，使阻燃劑位于纖維芯層，普通聚合物作為皮層既可防止阻燃劑過早分解而影響阻燃性，又能保持纖維原層既可防止阻燃

8、劑過早分解而影響阻燃性，又能保持纖維原有的外觀。有的外觀。制備：制備：目前，阻燃纖維主要的制造方法有四種目前，阻燃纖維主要的制造方法有四種阻燃纖維(fire-retardant fiber)3接枝改性法接枝改性法 用放射線、高能量電子束或化學(xué)引發(fā)劑，使纖用放射線、高能量電子束或化學(xué)引發(fā)劑，使纖維與乙烯基型的阻燃單體發(fā)生接枝共聚、這是一種有效而持久維與乙烯基型的阻燃單體發(fā)生接枝共聚、這是一種有效而持久的阻燃改性方法。維氯綸是由聚乙烯醇和氯乙烯通過接枝共聚的阻燃改性方法。維氯綸是由聚乙烯醇和氯乙烯通過接枝共聚而得到的阻燃纖維。而得到的阻燃纖維。 4后處理改性法后處理改性法 將濕法紡絲過程中的初生纖

9、維，用含有添加將濕法紡絲過程中的初生纖維，用含有添加型阻燃劑的溶液處理，使阻燃劑滲入到纖維內(nèi)部而獲得阻燃性。型阻燃劑的溶液處理，使阻燃劑滲入到纖維內(nèi)部而獲得阻燃性。粘膠纖維、腈綸、維綸等常用此法賦予其一定的阻燃性。粘膠纖維、腈綸、維綸等常用此法賦予其一定的阻燃性。抗菌纖維（antibacterial fiber）定義：定義：抗菌纖維一般由維綸、錦綸、脂綸、丙綸等常規(guī)纖維經(jīng)接抗菌纖維一般由維綸、錦綸、脂綸、丙綸等常規(guī)纖維經(jīng)接枝共聚、共混或后加工等改性處理而制成的能抗微生物的纖維。枝共聚、共混或后加工等改性處理而制成的能抗微生物的纖維。該類纖維對某些細(xì)菌有抑制作用。該類纖維對某些細(xì)菌有抑制作用。抗

10、菌劑主要有金屬化合物、有機硅季銨鹽類和苯酚等。抗菌劑主要有金屬化合物、有機硅季銨鹽類和苯酚等。用途：用途：醫(yī)護(hù)方面可用于繃帶、手術(shù)衣、口罩、病員服、衛(wèi)生巾、醫(yī)護(hù)方面可用于繃帶、手術(shù)衣、口罩、病員服、衛(wèi)生巾、床單、過濾織物等，可防止病菌的二次傳染。食品行業(yè)用于工作床單、過濾織物等，可防止病菌的二次傳染。食品行業(yè)用于工作服、圍裙、抹布、食品包裝等可避免污染。用于服裝、裝飾及產(chǎn)服、圍裙、抹布、食品包裝等可避免污染。用于服裝、裝飾及產(chǎn)業(yè)用品，可提高衛(wèi)生性相舒適性，改善生活環(huán)境。業(yè)用品，可提高衛(wèi)生性相舒適性，改善生活環(huán)境?？咕砜咕砣? 抑止法抑止法:抗菌劑放出正離子，中和細(xì)菌的細(xì)胞壁上的負(fù)離子

11、，抗菌劑放出正離子，中和細(xì)菌的細(xì)胞壁上的負(fù)離子，當(dāng)細(xì)菌于分裂生長時細(xì)胞壁因而破裂，細(xì)胞質(zhì)流出細(xì)菌體外，便當(dāng)細(xì)菌于分裂生長時細(xì)胞壁因而破裂，細(xì)胞質(zhì)流出細(xì)菌體外，便細(xì)菌無法繼續(xù)繁殖，達(dá)到有效的抑止細(xì)菌的目的。細(xì)菌無法繼續(xù)繁殖，達(dá)到有效的抑止細(xì)菌的目的。1穿透法穿透法:抗菌劑穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，破壞細(xì)抗菌劑穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，破壞細(xì)胞質(zhì)殺死細(xì)菌。胞質(zhì)殺死細(xì)菌。二二. 摯息法摯息法:抗菌劑包圍細(xì)菌的細(xì)包壁，使細(xì)菌無法呼吸窒息而死。抗菌劑包圍細(xì)菌的細(xì)包壁，使細(xì)菌無法呼吸窒息而死?？咕w維（antibacterial fiber）抗菌纖維（antibacterial fiber）四

12、種抗菌纖維生產(chǎn)方法四種抗菌纖維生產(chǎn)方法第一類第一類:甲殼素纖維為淬取甲殼動物的甲殼，將之接枝到棉花上面，使用甲殼素纖維為淬取甲殼動物的甲殼，將之接枝到棉花上面，使用生物的滅菌方式，安全性良好，但因為甲殼素生產(chǎn)成本極高，此生物的滅菌方式，安全性良好，但因為甲殼素生產(chǎn)成本極高，此種抗菌纖維數(shù)量有限，售價極高。種抗菌纖維數(shù)量有限，售價極高。第二類第二類:抗菌聚酯棉。生產(chǎn)方法為熔融紡絲，具有抗菌效果的銀均勻的抗菌聚酯棉。生產(chǎn)方法為熔融紡絲，具有抗菌效果的銀均勻的分布在纖維中，不會因為水洗染色而降低此產(chǎn)品的抑菌效果，分布在纖維中，不會因為水洗染色而降低此產(chǎn)品的抑菌效果，此產(chǎn)品亦為現(xiàn)有抗菌纖維中，最具長效

13、型的一種抗菌棉此產(chǎn)品亦為現(xiàn)有抗菌纖維中，最具長效型的一種抗菌棉.適用于適用于生產(chǎn)各種抗菌產(chǎn)品，為應(yīng)用范團最廣的一種產(chǎn)品生產(chǎn)各種抗菌產(chǎn)品，為應(yīng)用范團最廣的一種產(chǎn)品.抗菌纖維（antibacterial fiber）第三類第三類:抗菌嫘縈棉抗菌嫘縈棉 嫘縈的生產(chǎn)方法為溶劑紡絲，將抗菌劑放入溶劑中，嫘縈的生產(chǎn)方法為溶劑紡絲，將抗菌劑放入溶劑中，和縲縈同時抽絲成型，溶劑蒸發(fā)之后，抗菌劑留存于嫘縈纖維中，和縲縈同時抽絲成型，溶劑蒸發(fā)之后，抗菌劑留存于嫘縈纖維中，此種抗菌棉因為抗菌劑緩慢的從纖維中釋放出來而產(chǎn)生良好的滅此種抗菌棉因為抗菌劑緩慢的從纖維中釋放出來而產(chǎn)生良好的滅菌效果，也因為屬于釋出型，纖維的

14、抗菌效果有時間性。菌效果，也因為屬于釋出型，纖維的抗菌效果有時間性。第四類第四類:此種產(chǎn)品為使用電鍍的方法，將銅電鍍到纖維上，具有抗菌效果此種產(chǎn)品為使用電鍍的方法，將銅電鍍到纖維上，具有抗菌效果的銅均勻的分布在纖維上，具有良好的抑菌效果，屬于長效型的的銅均勻的分布在纖維上，具有良好的抑菌效果，屬于長效型的一種抗菌棉。一種抗菌棉?？轨o電纖維(antistatic fiber)分類：分類：抗靜電性包括暫時性和永久性兩種?？轨o電性包括暫時性和永久性兩種。 暫時性：指在化學(xué)纖維生產(chǎn)加工過程中，采用各種抗靜電暫時性：指在化學(xué)纖維生產(chǎn)加工過程中，采用各種抗靜電油劑對纖維處理，使之具有一定的抗靜電功能，便于

15、加工的順油劑對纖維處理，使之具有一定的抗靜電功能，便于加工的順利進(jìn)行，而當(dāng)纖維加工成最終產(chǎn)品時，抗靜電性能隨之消失。利進(jìn)行，而當(dāng)纖維加工成最終產(chǎn)品時，抗靜電性能隨之消失。 永久性抗靜電纖維不但在紡織加工過程中具有抗靜電作用，永久性抗靜電纖維不但在紡織加工過程中具有抗靜電作用，加工成紡織成品后在其使用過程中仍具有抗靜電性能。通常所加工成紡織成品后在其使用過程中仍具有抗靜電性能。通常所說的抗靜電纖維主要指后者。說的抗靜電纖維主要指后者。抗靜電纖維(antistatic fiber)抗靜電纖維(antistatic fiber)抗靜電纖維(antistatic fiber)抗靜電纖維(antista

16、tic fiber)抗靜電纖維(antistatic fiber)抗靜電纖維(antistatic fiber)防紫外線纖維（UV resistant fiber）定義：定義：一種防紫外線穿透的纖維。一種防紫外線穿透的纖維。性能：性能：防紫外線纖維具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性，穿著舒適防紫外線纖維具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性，穿著舒適性以及耐光、對皮膚無傷害的安全性。性以及耐光、對皮膚無傷害的安全性。防紫外線纖維（UV resistant fiber）制備方法：三種方法三種方法TiO2ZnOCaCO3陶土添加劑與高聚物單體共聚制得防紫外線共聚物，然后紡成防紫外線纖維利用浸漬法、印花法或吸盡法將添加劑附著在

17、纖維材料上，制成防紫外線纖維通過涂層的方法將添加劑附著在纖維的表面形成防紫外線層感光高分子材料感光高分子材料 在光照射下能迅速發(fā)生物理或化學(xué)變化，經(jīng)過在光照射下能迅速發(fā)生物理或化學(xué)變化，經(jīng)過一定的處理過程，可以得到記錄影像的高分子材料。一定的處理過程，可以得到記錄影像的高分子材料。光交聯(lián)型高分子光交聯(lián)型高分子光分解型高分子光分解型高分子光致變色高分子光致變色高分子感光高分子材料感光高分子材料在光照下，分子鏈間能發(fā)生交聯(lián)偶合反應(yīng)的感光性高分子。在光照下，分子鏈間能發(fā)生交聯(lián)偶合反應(yīng)的感光性高分子。聚乙烯醇肉桂酸酯聚乙烯醇肉桂酸酯生成的交聯(lián)產(chǎn)物不溶于有機溶劑。當(dāng)用適當(dāng)溶劑（顯影液）沖生成的交聯(lián)產(chǎn)物不

18、溶于有機溶劑。當(dāng)用適當(dāng)溶劑（顯影液）沖洗時，未感光部分被沖洗下來，而感光部分因不溶解而保留下洗時，未感光部分被沖洗下來，而感光部分因不溶解而保留下來，結(jié)果得到與底片相反的圖像（負(fù)圖像來，結(jié)果得到與底片相反的圖像（負(fù)圖像, ,即負(fù)性光刻膠）。即負(fù)性光刻膠）。 CH2 CH nC = OCH = CHOCH2 CH nC = OCH CHOCH = CHC = OCH CH2 nOCH CHC = OCH CH2 nOhv交聯(lián)在光照下，高分子側(cè)鏈上的基團發(fā)生分解的感光性高分子。在光照下，高分子側(cè)鏈上的基團發(fā)生分解的感光性高分子。 hvORN2C = ORRCOOH- N2H2O受光照的部分溶于顯影

19、液（稀堿液），而未受光照部分則保受光照的部分溶于顯影液（稀堿液），而未受光照部分則保持不變，顯出圖像，稱為持不變，顯出圖像，稱為正圖像正圖像。鄰重氮醌鄰重氮醌不溶于稀堿液不溶于稀堿液烯酮烯酮茚甲酸茚甲酸可溶于稀堿中可溶于稀堿中正、負(fù)性光刻膠可以用于制造集成電路、照相底片、印刷、激正、負(fù)性光刻膠可以用于制造集成電路、照相底片、印刷、激光光盤等很多方面。光光盤等很多方面。 在光照后化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前后對可見光的吸收波長不同，顯在光照后化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前后對可見光的吸收波長不同，顯示出顏色變化，停止光照后又恢復(fù)原來的顏色的高分子。示出顏色變化，停止光照后又恢復(fù)原來的顏色的高分子。hvCH2N = O

20、HO N+O-NO2O-CH+NO2無色無色藍(lán)色藍(lán)色可制備各種光色太陽鏡、電焊鏡、護(hù)目鏡，各種玻璃窗，軍可制備各種光色太陽鏡、電焊鏡、護(hù)目鏡，各種玻璃窗，軍事用偽裝材料，密寫信息材料等。事用偽裝材料，密寫信息材料等。 BUILDING WITH AIR The Armys AirBeam is designed for easily erected temporary buildings like medical buildings and aircraft hangars. You just unroll it, inflate it and your tent is standing up

21、, said Jean Hampel of the Army Soldier Natick Center, which is developing the technology. A prototype is being used for a medical aid center in Iraq.Glass/PP Commingled YarnNylon Wrapped Carbon RovingHybrid Yarn DevelopmentUse of hybrid yarns in combination with textile preforms enhances the potenti

22、al of textile preform composites in high performance applications. Hybrid yarns can be manufactured through different ways including cowrapping, core spinning and commingling, aiming to give uniform distribution of matrix and reinforcement fibers as well as to reduce the damage of reinforcing fibers

23、. Currently work is carried on commingling and wrapped yarns.在制備纖維上，有兩種考慮：生物可降解，分解為水和CO2，參加自然界的大循環(huán)。原料來自生物體，不耗用燃料資源，利用太陽能，將CO2和水由葉綠素來合成高分子或高分子原料，典型的例子是：Lyocell和Ingeo，將詳細(xì)介紹仿生技術(shù)：這是更新一代的技術(shù)，其實早就開始了，棉（中空），麻、絲（異形），毛（復(fù)合）?，F(xiàn)在在更高層次上仿生。美國新經(jīng)濟雜誌預(yù)言，仿生是未來人類開創(chuàng)更美好新世界的八大科技之一！ 自然界生物的各種奇妙功能：蜘蛛絲的強韌性；蜻蜓出色的飛行本領(lǐng)；蒼蠅的多種特殊功能；孔

24、雀、蝴蝶美麗的翅膀；夜間活動型蛾（Night Moth）的眼蜂巢奇妙的構(gòu)造蟑螂靈敏的感知能力啄木鳥的腦殼有最緊密組織的抗震骨骼；墨魚的瞬間加速可以達(dá)到每小時20哩；蜂鳥飛行600哩旅程耗費不到十分之一盎司的能量；荷花葉面有絕佳的抗污性 (self-cleaning properties )和撥水性 (water repellent )；生物的骨骼構(gòu)造比鋼鐵強硬；自然生命世界蘊藏所有科技的奧秘與答案。 飛行之王！貝殼珍珠層是普通陶瓷碳酸鈣貝殼珍珠層是普通陶瓷碳酸鈣, 但比單相碳酸鈣陶但比單相碳酸鈣陶瓷高瓷高23個數(shù)量級。最外層是角質(zhì)層個數(shù)量級。最外層是角質(zhì)層,內(nèi)表層是珍內(nèi)表層是珍珠層珠層, 中間

25、是棱柱層。珍珠層組成相的是文石晶體中間是棱柱層。珍珠層組成相的是文石晶體正交結(jié)構(gòu)碳酸鈣正交結(jié)構(gòu)碳酸鈣, 其余是有機基質(zhì)和少量的水。因其余是有機基質(zhì)和少量的水。因此它是一種天然陶瓷基復(fù)合材料。研究表明此它是一種天然陶瓷基復(fù)合材料。研究表明, 其中其中的文石晶體呈多邊形的文石晶體呈多邊形, 它們交叉疊層它們交叉疊層, 堆砌成非常堆砌成非常整齊有序的結(jié)構(gòu)整齊有序的結(jié)構(gòu), 片層之間是有機基質(zhì)。片層之間是有機基質(zhì)。竹纖維包含多層厚薄相間竹纖維包含多層厚薄相間的層的層, , 每層中的微纖維以每層中的微纖維以不同的升角分布不同的升角分布, , 相鄰層相鄰層間升角逐漸變化間升角逐漸變化, , 避免了避免了幾何

26、和物理方面的突變幾何和物理方面的突變, , 層間結(jié)合大為改善據(jù)此提層間結(jié)合大為改善據(jù)此提出仿生纖維雙螺旋型出仿生纖維雙螺旋型, , 實實驗表明其壓縮變形要比普驗表明其壓縮變形要比普通纖維高倍以上。通纖維高倍以上。動物長骨外形為中間細(xì)長兩端粗大動物長骨外形為中間細(xì)長兩端粗大, , 并圓滑過渡并圓滑過渡到中部到中部, , 避免了應(yīng)力集中避免了應(yīng)力集中, , 有利于應(yīng)力的減緩有利于應(yīng)力的減緩, , 與肌肉相互配合使肢體持重比提高與肌肉相互配合使肢體持重比提高, , 受此啟發(fā)把受此啟發(fā)把短纖維設(shè)計成啞鈴狀短纖維設(shè)計成啞鈴狀, , 經(jīng)理論計算經(jīng)理論計算, , 可得到端球可得到端球與纖維直徑的最佳比值。與

27、纖維直徑的最佳比值。 這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料強這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料強度提高了度提高了1.41.4倍。倍。分形樹纖維模型，可同時提高材料的強度和韌性。分形樹纖維模型，可同時提高材料的強度和韌性。首先用焊錫將鋼單絲按預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)焊接而得首先用焊錫將鋼單絲按預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)焊接而得到人造纖維，到人造纖維， 將纖維以預(yù)定的分叉角固定在模中，將纖維以預(yù)定的分叉角固定在模中， 最后將環(huán)氧樹脂倒入模中。有二級分叉纖維和無最后將環(huán)氧樹脂倒入模中。有二級分叉纖維和無分叉纖維試樣。結(jié)果表明具有分叉結(jié)構(gòu)的纖維拔分叉纖維試樣。結(jié)果表明具有分叉結(jié)構(gòu)的纖維拔出力和拔出能隨分叉角的增加而增加出力和拔出能隨分叉角的增加而增加, 且

28、大于無且大于無分叉纖維試樣。纖維對斷裂功的貢獻(xiàn)為纖維拔出分叉纖維試樣。纖維對斷裂功的貢獻(xiàn)為纖維拔出能的平均值能的平均值, 于是纖維的拔出能越大于是纖維的拔出能越大,纖維對復(fù)合纖維對復(fù)合材料斷裂韌性的貢獻(xiàn)越大。因此分形樹結(jié)構(gòu)的纖材料斷裂韌性的貢獻(xiàn)越大。因此分形樹結(jié)構(gòu)的纖維可以提高復(fù)合材料的斷裂韌性。維可以提高復(fù)合材料的斷裂韌性。人腦各個神經(jīng)細(xì)胞的連接極為復(fù)雜人腦各個神經(jīng)細(xì)胞的連接極為復(fù)雜, 據(jù)稱一個神據(jù)稱一個神經(jīng)與其周圍的約萬個神經(jīng)原有通信聯(lián)系。如此復(fù)經(jīng)與其周圍的約萬個神經(jīng)原有通信聯(lián)系。如此復(fù)雜的連接即便利用目前電子技術(shù)中先進(jìn)的大規(guī)模雜的連接即便利用目前電子技術(shù)中先進(jìn)的大規(guī)模集成電路也是無論如何

29、做不到的集成電路也是無論如何做不到的, 再一個特點是再一個特點是它的功耗甚少。它的功耗甚少。在大腦的皮質(zhì)有許多褶皺在大腦的皮質(zhì)有許多褶皺, 這是一種用較少體積這是一種用較少體積增加表面積的辦法增加表面積的辦法, 從而承擔(dān)大量信息的傳遞。從而承擔(dān)大量信息的傳遞。大腦皮質(zhì)的這種結(jié)構(gòu)正好適宜于高密度封裝。人大腦皮質(zhì)的這種結(jié)構(gòu)正好適宜于高密度封裝。人們用疊層等方法增加界面面積們用疊層等方法增加界面面積, 在三維空間進(jìn)行在三維空間進(jìn)行布線布線, 從而大大提高了封裝密度。從而大大提高了封裝密度。Ref: Vollrath F., Strength and Structure of Spiders Silk

30、s, Reviews in Molecular Biotechnology, 2000, 74: 67-83 節(jié)能、經(jīng)濟節(jié)能、經(jīng)濟環(huán)保環(huán)保高效高效耗能小、產(chǎn)品高性能耗能小、產(chǎn)品高性能歷經(jīng)數(shù)億年演化歷經(jīng)數(shù)億年演化蜘蛛絲蛋白蜘蛛絲蛋白的制備的制備紡絲過程紡絲過程的仿生的仿生利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將蜘蛛利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將蜘蛛的相關(guān)基因轉(zhuǎn)移到細(xì)菌、的相關(guān)基因轉(zhuǎn)移到細(xì)菌、植物體、哺乳動物的乳腺植物體、哺乳動物的乳腺上皮或腎細(xì)胞中，進(jìn)行表上皮或腎細(xì)胞中，進(jìn)行表達(dá)，生成蜘蛛絲蛋白質(zhì)，達(dá)，生成蜘蛛絲蛋白質(zhì)，并進(jìn)行提純并進(jìn)行提純蜘蛛所用的蜘蛛所用的“紡絲液紡絲液”是水作溶劑。是水作溶劑。“紡絲紡絲”前，前，“紡絲液紡

31、絲液”在絲腺內(nèi)在絲腺內(nèi)呈液晶態(tài)，并以呈液晶態(tài)，并以晶型為主。在其晶型為主。在其成絲流動過程中，成絲流動過程中， 結(jié)構(gòu)向結(jié)構(gòu)向反向反向平行折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變并且絲條從水中平行折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變并且絲條從水中分相出來，絲條一旦形成了分相出來，絲條一旦形成了反平反平行結(jié)構(gòu)就不再溶于水。行結(jié)構(gòu)就不再溶于水。成功獲得重組蜘蛛絲蛋白成功獲得重組蜘蛛絲蛋白 美國麻省的國家陸年生物化學(xué)指揮中心和加拿大魁美國麻省的國家陸年生物化學(xué)指揮中心和加拿大魁北克內(nèi)克夏生物科技公司（北克內(nèi)克夏生物科技公司（Nexia BioteehnologiesNexia Bioteehnologies）從蜘蛛身上抽取出蜘蛛基因植入山羊體內(nèi)，讓羊奶

32、從蜘蛛身上抽取出蜘蛛基因植入山羊體內(nèi)，讓羊奶具有蜘蛛絲蛋白，再利用特殊的紡絲程序，將羊奶具有蜘蛛絲蛋白，再利用特殊的紡絲程序，將羊奶中的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘蛛絲，這種絲又稱中的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘蛛絲，這種絲又稱為生物鋼（為生物鋼（Bio-SteelBio-Steel）。）。用此種方法生產(chǎn)的人造基因蜘蛛絲比鋼強用此種方法生產(chǎn)的人造基因蜘蛛絲比鋼強4 4至至5 5倍，倍，而有如蠶絲般的柔軟和光澤?？捎脕碇圃焓中g(shù)縫線，而有如蠶絲般的柔軟和光澤?？捎脕碇圃焓中g(shù)縫線，耐磨服裝，還能制成具有防御功能且柔軟的防彈衣。耐磨服裝，還能制成具有防御功能且柔軟的防彈衣。據(jù)說，現(xiàn)今使用據(jù)說，現(xiàn)今使用Kevl

33、erKevler制成的防彈衣，還不及人造制成的防彈衣，還不及人造基因蜘蛛絲制的防彈衣。基因蜘蛛絲制的防彈衣。濕紡濕紡濕紡濕紡?fù)陆z口壓絲部共通管后區(qū)中區(qū)前區(qū)后部絲腺后部絲腺中部絲腺中部絲腺合成絲素合成絲素彎彎曲曲的細(xì)管彎彎曲曲的細(xì)管分子形態(tài)：分子形態(tài)：SilkI無規(guī)卷曲、無規(guī)卷曲、螺旋螺旋溶液狀態(tài)：凝膠溶液狀態(tài)：凝膠蛋白質(zhì)濃度：蛋白質(zhì)濃度：12 15%粘度：中粘度：中無光學(xué)活性無光學(xué)活性高的含水量高的含水量合成絲膠合成絲膠,水分流失水分流失較粗較粗分子形態(tài)：分子形態(tài)：SilkI無規(guī)卷曲、無規(guī)卷曲、螺旋螺旋溶液狀態(tài)溶液狀態(tài):凝膠凝膠凝膠凝膠溶膠溶膠蛋白質(zhì)濃度：蛋白質(zhì)濃度：25%粘度：高粘度：高高高

34、中等中等微雙折射微雙折射水分流失水分流失,離子交換，離子交換， pH下降，粘度減少。下降，粘度減少。逐漸變細(xì)，象一個圓錐逐漸變細(xì)，象一個圓錐形的噴絲頭形的噴絲頭無規(guī)卷曲、少量無規(guī)卷曲、少量結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)溶液狀態(tài)：溶液狀態(tài)：溶膠溶膠向列型液晶向列型液晶蛋白質(zhì)濃度：蛋白質(zhì)濃度：30%粘度：低粘度：低吐絲管 Silk II60%水流失水流失反平行反平行結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)直徑直徑: 2.02.51.2mm剪切剪切速率速率: 0.0060.0030.03/s pH: 5.65.25.0直徑直徑: 0.05-0.3mm 剪切剪切速速率率: 2-400/s (400-2000/s)pH: 4.8 前部前部絲腺絲腺直徑直徑:

35、 0.4-0.8mm 剪切剪切速率速率: 0.1-0.8/spH: 6.9蠶的成絲流程示意圖蠶的成絲流程示意圖調(diào)整調(diào)整Ca2+、Mg2+、K+等濃等濃度度濃度漸高、濃度漸高、pH值漸小、值漸小、 -折疊構(gòu)象漸多折疊構(gòu)象漸多無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲(Ref. 4)When the silk proteins reach the spinnerets the silk proteins have hardened from their previous liquid form. The crystalline structure of the proteins have aligned themselves to create the silk structure. The final product is a