蜘蛛丝
神奇的蜘蛛丝为何它如此坚固
神奇的蜘蛛丝为何它如此坚固蜘蛛丝是一种非常神奇的材料，它具有出色的韧性和强度，被认为是自然界中最坚固的材料之一。
蜘蛛丝的坚固性源于其特殊的结构和化学成分。
本文将探讨蜘蛛丝为何如此坚固，并介绍一些关于蜘蛛丝的有趣事实。
一、蜘蛛丝的结构蜘蛛丝的结构是其坚固性的关键。
蜘蛛丝由蛋白质分子组成，这些蛋白质分子排列成纳米级的晶体结构。
这种结构使得蜘蛛丝具有高度的有序性和规则性，从而增强了其强度和韧性。
蜘蛛丝的结构可以分为两种类型：刚性结构和弹性结构。
刚性结构主要存在于蜘蛛丝的外层，它们具有高度的有序性和规则性，使得蜘蛛丝具有较高的强度。
而弹性结构主要存在于蜘蛛丝的内层，它们具有较高的柔韧性和延展性，使得蜘蛛丝具有较高的韧性。
二、蜘蛛丝的化学成分蜘蛛丝的化学成分也对其坚固性起到了重要作用。
蜘蛛丝主要由蛋白质组成，其中最重要的成分是一种叫做“蜘蛛丝蛋白”的蛋白质。
蜘蛛丝蛋白具有特殊的氨基酸序列，这种序列使得蜘蛛丝蛋白具有高度的有序性和规则性，从而增强了蜘蛛丝的强度和韧性。
此外，蜘蛛丝中还含有一些其他的化学成分，如甘氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。
这些化学成分在蜘蛛丝的结构和性能中起到了重要的作用。
例如，甘氨酸可以增强蜘蛛丝的柔韧性和延展性，丝氨酸可以增强蜘蛛丝的强度和韧性，酪氨酸可以增强蜘蛛丝的抗紫外线能力。
三、蜘蛛丝的制造过程蜘蛛丝的制造过程也对其坚固性起到了重要作用。
蜘蛛丝是由蜘蛛的腺体分泌出来的，然后通过蜘蛛的腹部的喷射器喷射出来。
在喷射出来的瞬间，蜘蛛丝会迅速凝固并形成纤维状的结构。
蜘蛛丝的制造过程非常复杂，涉及到多个步骤和多个腺体的协同作用。
蜘蛛丝的制造过程中，蜘蛛会调节腺体的分泌速度和喷射速度，以控制蜘蛛丝的结构和性能。
这种精密的调节机制使得蜘蛛丝具有出色的坚固性和适应性。
四、蜘蛛丝的应用蜘蛛丝的坚固性和适应性使得它具有广泛的应用前景。
目前，科学家们已经成功地从蜘蛛身上提取蜘蛛丝，并利用其制造出了各种各样的产品。
蜘蛛丝的强度和用途
蜘蛛丝的强度和用途蜘蛛丝是一种天然纤维，由蜘蛛的腺体分泌而出。
它具有出色的强度和韧性，被认为是自然界中最坚韧的材料之一。
蜘蛛丝的强度和用途引起了科学家们的广泛关注和研究。
本文将探讨蜘蛛丝的强度特点以及其在不同领域的用途。
蜘蛛丝的强度是其最显著的特点之一。
根据科学研究，蜘蛛丝的强度比钢的强度还要高。
例如，金丝蛛的丝线强度可以达到每直径单位面积1.3 GPa，而钢的强度通常在0.5-1.2 GPa之间。
这种超强的强度使得蜘蛛丝在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，蜘蛛丝在材料科学领域有着广泛的应用。
由于其出色的强度和韧性，蜘蛛丝被认为是一种理想的材料，可以用于制造高强度的纤维和复合材料。
科学家们已经成功地将蜘蛛丝与其他材料结合，制造出具有超强强度和韧性的复合材料。
这些复合材料可以应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域，提高产品的性能和安全性。
其次，蜘蛛丝在医学领域也有着重要的应用价值。
蜘蛛丝具有良好的生物相容性和生物降解性，可以用于制造可吸收的缝合线和修复材料。
相比传统的缝合线，蜘蛛丝缝合线具有更好的强度和韧性，可以减少手术创伤和促进伤口愈合。
此外，蜘蛛丝还可以用于制造人工血管、人工皮肤等医疗器械，为医学领域的发展提供新的可能性。
此外，蜘蛛丝还在纺织和服装领域有着广泛的应用。
蜘蛛丝具有良好的柔软性和透气性，可以制造出舒适、透气的纺织品。
一些科技公司已经开始研发蜘蛛丝纺织品，用于制造高端运动服装、户外装备等产品。
蜘蛛丝纺织品不仅具有出色的性能，还具有环保的特点，可以替代传统的合成纤维，减少对环境的影响。
此外，蜘蛛丝还在生物工程和能源领域有着潜在的应用前景。
科学家们已经成功地利用蜘蛛丝制造出高效的太阳能电池和储能器件。
蜘蛛丝的导电性和光学性能使其成为一种理想的材料，可以用于制造新型的能源设备。
此外，蜘蛛丝还可以用于生物传感器和生物芯片的制造，为生物医学和生物工程领域的研究提供新的工具和方法。
综上所述，蜘蛛丝具有出色的强度和韧性，被广泛应用于材料科学、医学、纺织和服装、生物工程和能源等领域。
蜘蛛丝为什么这么强韧
蜘蛛丝为什么这么强韧蜘蛛，这种在自然界中随处可见的小生物，常常凭借其精巧编织的蜘蛛网给我们留下深刻的印象。
而蜘蛛网之所以能够如此坚韧耐用，关键就在于蜘蛛丝那令人惊叹的强韧特性。
要理解蜘蛛丝的强韧，首先得从它的化学成分说起。
蜘蛛丝主要由蛋白质构成，这些蛋白质分子有着独特的结构和排列方式。
与我们常见的蛋白质不同，蜘蛛丝中的蛋白质分子经过了精心的“编排”，形成了高度有序的结构。
这种有序结构使得蜘蛛丝在承受外力时能够有效地分散和传递力量，从而增强了其整体的强度。
从微观层面来看，蜘蛛丝的分子结构具有很高的规整性。
其中的多肽链通过氢键、范德华力等相互作用紧密结合在一起，形成了稳定的结构。
这种微观结构的稳定性为蜘蛛丝的强韧性能奠定了基础。
就好像是一座精心搭建的建筑，每一块砖石都紧密相连，共同承受着外界的压力。
蜘蛛丝的强韧还得益于其独特的物理结构。
蜘蛛丝通常非常纤细，但却有着出色的拉伸性能。
当受到外力拉伸时，蜘蛛丝能够发生很大程度的形变而不断裂。
这是因为蜘蛛丝具有一种被称为“超收缩”的特性。
简单来说，就是在受到拉伸时，蜘蛛丝能够通过调整自身的结构来适应外力，从而避免了断裂的发生。
想象一下，一根细细的蜘蛛丝就像是一根具有超级弹性的橡皮筋，能够在被拉长后又迅速恢复原状。
这种出色的弹性使得蜘蛛丝能够承受住来自猎物的冲击和自然界中的风吹雨打。
另外，蜘蛛丝的表面特性也对其强韧性能起到了重要作用。
蜘蛛丝的表面通常非常光滑，这减少了与外界物体的摩擦，降低了磨损的可能性。
而且，这种光滑的表面还有助于蜘蛛丝在空气中保持良好的形态，不轻易发生扭曲和缠绕。
在蜘蛛织网的过程中，它们会根据不同的位置和用途，分泌出不同类型的蜘蛛丝。
有的用于构建框架，需要更强的刚性；有的用于捕捉猎物，需要更高的弹性和粘性。
这种根据需求“定制”蜘蛛丝的能力，进一步优化了蜘蛛网的整体性能，使其更加坚固耐用。
与人类制造的许多材料相比，蜘蛛丝的强韧性能具有明显的优势。
蜘蛛丝在工业制造中的应用技术
蜘蛛丝在工业制造中的应用技术蜘蛛丝是一种天然材料，具有出色的强度和韧性，被广泛应用于工业制造领域。
本文将介绍蜘蛛丝在纺织、医疗、航空航天和材料科学领域的应用技术。
一、蜘蛛丝在纺织领域的应用技术1. 高强度纤维制造：蜘蛛丝是一种具有超强强度的纤维材料，可以替代传统的合成纤维。
目前，科学家已成功把蜘蛛丝基因导入绵蚕或大肠杆菌等生物体内，利用生物技术制造出大量蜘蛛丝纤维。
2. 织物增强：将蜘蛛丝添加到纺织品中，可以显著提高纺织品的强度和耐磨性。
蜘蛛丝纤维可以与丝绸、棉织品等其他材料结合，增强织物的性能。
3. 纺线技术改进：蜘蛛丝是一种非常细且柔软的材料，传统的纺织技术无法直接纺制。
研究人员通过改进纺线技术，成功地将蜘蛛丝纤维转变为可用于纺织的线材。
二、蜘蛛丝在医疗领域的应用技术1. 生物材料：蜘蛛丝具有良好的生物相容性和生物降解性，可以被用作医疗器械和植入材料。
蜘蛛丝纤维可以制成缝合线、人工皮肤等医疗器械，用于外科手术和伤口愈合。
2. 药物传递系统：科学家利用蜘蛛丝的结构特性，开发出一种新型的药物传递系统。
药物可以被包裹在蜘蛛丝纤维内，通过控制纤维的解析速度，实现持续释放药物的效果。
三、蜘蛛丝在航空航天领域的应用技术1. 轻质高强材料：蜘蛛丝的强度与重量比是许多工程材料难以比拟的。
在航空航天领域，利用蜘蛛丝可以制造出轻质高强的材料，用于制作飞行器的结构件和支撑结构。
2. 防护装备：蜘蛛丝的高强度和高韧性使其成为一种优秀的防护材料。
蜘蛛丝纤维可以用于制作防弹衣、防护面具等装备，为航空航天人员提供更好的安全保护。
四、蜘蛛丝在材料科学领域的应用技术1. 生物仿生材料：蜘蛛丝具有独特的力学性能和结构特征，可以作为生物仿生材料的研究对象。
通过研究蜘蛛丝的结构和制造工艺，可以为人造纤维、高性能复合材料等领域提供新的启示。
2. 纳米技术应用：蜘蛛丝具有纳米级的细小结构，其纤维直径约为几十到几百纳米。
借助纳米技术，研究人员可以改变蜘蛛丝的性质和形态，进一步扩展其在材料科学领域的应用。
探寻蜘蛛丝的神奇特性
探寻蜘蛛丝的神奇特性在自然界中，存在着许多令人惊叹的奇妙现象和生物特性，蜘蛛丝便是其中之一。
这种看似纤细脆弱的物质，实际上蕴含着超乎想象的强大力量和独特性能，吸引着无数科学家和研究者的目光。
蜘蛛丝的强度令人难以置信。
与同样粗细的钢丝相比，蜘蛛丝的强度要高出许多。
这意味着在承受相同拉力的情况下，蜘蛛丝更不容易断裂。
想象一下，如此纤细的一根丝，竟然能够具备如此强大的抗拉能力，这无疑是大自然的鬼斧神工。
蜘蛛丝的柔韧性也是其一大特点。
它可以被拉伸到很长的长度而不断裂，并且在拉伸之后还能够恢复原状。
这种出色的柔韧性使得蜘蛛丝在应对外界力量时具有很好的缓冲作用，能够有效地吸收和分散能量。
这就像是一根具有“弹性记忆”的丝线，无论经历怎样的拉扯，都能记得自己最初的形态。
蜘蛛丝的轻盈特性同样值得关注。
它的密度非常小，几乎可以说是“轻如鸿毛”。
这使得蜘蛛在织网和移动时，不会因为丝线的重量而受到过多的限制。
而且，这种轻盈的特性也为蜘蛛丝在一些特殊应用中提供了可能，比如在航空航天领域，对于减轻飞行器的重量具有重要意义。
不仅如此，蜘蛛丝还具有良好的耐温性能。
在相对较宽的温度范围内，蜘蛛丝都能够保持其性能的稳定。
无论是在寒冷的环境中还是在炎热的条件下，蜘蛛丝都不会轻易发生变形或性能下降。
这一特性使得蜘蛛丝在各种复杂的环境中都能够发挥作用。
那么，蜘蛛丝为什么会拥有这些神奇的特性呢？这与它的分子结构和微观形态密切相关。
从分子层面来看，蜘蛛丝中的蛋白质分子排列得非常有序，形成了一种高度规整的结构。
这种结构赋予了蜘蛛丝高强度和高韧性。
而在微观形态上，蜘蛛丝表面通常具有一定的粗糙度和纹理，这有助于增加其与外界物体的摩擦力和附着力。
科学家们对蜘蛛丝的研究不仅仅是出于对自然奥秘的好奇，更重要的是希望能够将其应用于人类的生产和生活中。
例如，在医学领域，蜘蛛丝有可能被用于制造可降解的手术缝合线。
由于其良好的生物相容性和可降解性，能够减少患者在手术后的并发症和不适感。
科普趣事揭秘蜘蛛丝的奇妙力量
科普趣事揭秘蜘蛛丝的奇妙力量蜘蛛丝是一种非常神奇的材料，它具有出色的强韧性和粘附性能。
许多人不禁好奇，蜘蛛丝是如何具备如此奇妙的力量呢？本文将为大家揭秘蜘蛛丝的奇妙力量，并深入探讨其在科学和工程领域的应用。
一、蜘蛛丝的组成蜘蛛丝是由蛋白质构成的，这些蛋白质被称为“蜘蛛丝蛋白”。
蜘蛛丝蛋白的结构非常特殊，由一系列重复的氨基酸组成。
根据不同的蜘蛛种类和用途，蜘蛛丝蛋白的结构也会有所不同。
二、蜘蛛丝的强韧性蜘蛛丝的强韧性是其最显著的特点之一。
研究发现，蜘蛛丝的拉伸强度比钢还要高，而且它还具有良好的韧性和柔韧性。
这是因为蜘蛛丝的分子结构呈现出一种类似于螺旋形的排列方式，使得其能够承受较大的外力而不断延伸。
蜘蛛丝的强韧性来自于蛋白质分子之间的相互作用。
蛋白质链之间通过氢键、静电力和范德华力等相互作用力紧密地连接在一起，形成了强大的结构网络。
这种结构网络能够有效地分散外部力，使蜘蛛丝具有出色的强度。
三、蜘蛛丝的粘附性除了强韧性，蜘蛛丝还具有极强的粘附性能。
这使得蜘蛛能够用丝在不同的表面上爬行，而无需担心掉落。
蜘蛛丝的粘附性来自于其中的一种蛋白质——粘蛋白。
粘蛋白能够产生极强的黏附力，使得蛛丝能够牢固地附着在各种不同的表面上。
此外，蜘蛛丝的表面形状也对其粘附性能起到重要的作用。
蜘蛛丝表面呈现出许多微观的纳米和亚微观级别的结构，这些结构提供了更大的表面积，增加了粘附力。
四、蜘蛛丝的应用蜘蛛丝的强韧性和粘附性能使之具有广泛的应用前景。
科学家们正积极研究蜘蛛丝在材料科学、生物医学和工程领域的潜在应用。
在材料科学方面，蜘蛛丝被视为一种理想的仿生材料。
许多科学家试图模仿蜘蛛丝的结构和性能，研发出具备同样强韧性和粘附性的合成材料。
这些仿生材料可以应用于制造高性能的纤维、高强度的复合材料和可降解的医用材料等。
在生物医学领域，蜘蛛丝也有着重要的应用。
蜘蛛丝蛋白具有良好的生物相容性，能够与生物体组织相互作用而不产生排异反应。
因此，蜘蛛丝蛋白可以用于制备生物医学材料、人工血管和修复组织等。
蜘蛛丝
第三节蜘蛛丝蜘蛛丝是一种天然高分子蛋白纤维和生物材料。
纤维具有很高的强度、弹性、伸长、韧性及抗断裂性，同时还具有质轻、抗紫外线、比重小、耐低温的特点，是其它纤维所不能比拟的。
纤维初始模量高、断裂功大、韧性强，是加工特种纺织品的首选原料。
蜘蛛丝由蛋白质组成，是一种可生物降解且无污染的纤维。
蜘蛛丝纺织品的生产可追溯至18世纪，最具代表性的是1710年巴黎科学院展出的蜘蛛丝长统袜和手套，这是人类历史上第一双用蜘蛛丝织成的长统袜与手套；1864年美国制作了另外一双薄蛛丝长统袜，所用的蛛丝是从500个蜘蛛喷丝头中抽取出来的，这种长统袜由于太薄而不能穿；1900年巴黎世界博览会上展示了用2.5万只蜘蛛吐出的9.14万米长的丝织成的一块长16.46m、宽0.46m 的布，该产品花费太高，没有带来商业利润。
到1997年初，美国生物学家安妮·穆尔发现，在美国南部有一种被称为“黑寡妇”的蜘蛛，它吐出的丝比现在所知道的任何蜘蛛丝的强度都高。
蜘蛛丝特殊的结构和性能已引起世界各国的关注，并在纺织、医疗卫生和军事领域产生了极其重要的影响。
目前，国内外许多科学家已通过基因工程将蜘蛛的基因移植到其它动植物体内，从而使蜘蛛丝纤维实现工业化生产的梦想成为现实。
一、蜘蛛丝的组成蜘蛛丝产生于蜘蛛体内特殊的分泌腺，这些分泌腺因蜘蛛的种类不同而各异。
到目前为止，生物学家共发现了7种类型的分泌腺，常见的有葡萄腺、梨状腺、壶状腺、叶状腺、集合腺等。
蜘蛛的种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种。
按吐丝种类的多少，蜘蛛可分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。
古蛛亚目的蜘蛛只能吐出一种丝；原蛛亚目的蜘蛛可吐出3种丝；新蛛亚目的蜘蛛可吐出7种丝。
一般来说，新蛛亚目所有的蜘蛛都会有7种丝腺，各种丝腺分别能吐出不同性质的蜘蛛丝(见表1-6)。
蜘蛛丝的主要成份是蛋白质，其基本组成单元为氨基酸。
蜘蛛丝中含17种左右的氨基酸，各种氨基酸的含量因蜘蛛的种类不同而存有一定的差异。
蜘蛛的丝是什么原理
蜘蛛的丝是什么原理
蜘蛛丝主要由蛛丝蛋白组成,它是在蜘蛛体内特化的丝腺中合成并分泌出来的。
蜘蛛丝形成的基本原理如下:
1. 丝蛋白的合成
蜘蛛体内有专门合成丝蛋白的丝腺,丝蛋白是一种含有许多氨基酸的蛋白质。
丝腺细胞内有丝氨酸合酶,可以催化合成丝蛋白分子。
2. 丝蛋白的储存
合成后的丝蛋白被储存在丝腺中,而且丝蛋白分子之间通过离子交互作用汇聚成微晶状态,待分泌时使用。
3. 丝液的形成
当蜘蛛需要造网或吐丝时,丝腺会从储存的丝蛋白微晶中抽取丝蛋白分子,溶解在腺液中生成丝液。
4. 凝固和拉伸
丝液被压出丝腺的细孔,接触空气后丝蛋白分子中的氨基与羧基发生化学反应,丝
液快速凝固形成固体丝线。
这时蜘蛛用足齿不断拉伸丝线,使分子排列更加紧密。
5. 结晶孕育
经拉伸的丝线中,丝蛋白分子发生范德华力互相吸引,形成稳定的Beta折叠结构,大大提高丝线的机械强度。
6. 重复制丝
蜘蛛可以不断制丝、拉伸和固化,反复spinneret出连续的蛛丝,进行造网活动。
综上,蜘蛛丝的生成是丝蛋白合成、储存和凝固的复杂生物过程,其分子结构赋予了蜘蛛丝独特的性能。
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物理性能
• 密度一般为1．2～1．35 g／cm³； • 表面光滑柔和，光泽亮，抗紫外线能力强； • 蜘蛛丝摩擦系数小，抗静电性能优于合成纤维，导湿性能
好于蚕丝，悬垂性优于蚕丝。
物理性能
• 热稳定性
蜘蛛丝 200℃以下表
PK
一般蚕丝
蜘蛛丝 在-40℃时 它仍有弹 性，不易 变脆，变 硬
PK
一般 合成纤维
基因方法得到 蜘蛛丝蛋白
细胞溶解
过滤，真空环
境下加热，使 HFIP挥发
丝蛋白浓度 为1%(w/w) 的溶液
蜘蛛丝 蛋白膜
纺丝液
亲和色谱以及 离子交换色谱 的提纯
溶于HFIP
纺丝液
蜘蛛丝 纤维 纺丝， 凝固浴
纺丝， 凝固浴
蜘蛛丝 纤维
蜘蛛丝的制备
• 天然收集蜘蛛丝
1数量有限； 2难以饲养； 3质量无法控制；
蜘蛛丝的制备
• 微生物寄主法
将蜘蛛丝基因转移到能在大容器里培养生长的细菌
原理
上,通过细菌发酵的方法来获得蜘蛛丝蛋白质,再把 这种蛋白质从微孔中挤出,就可得到极细的蜘蛛丝。
主要 研究机构
美国杜邦公司
缺陷
1价格高昂； 2基因转译不是很成功，最终得到的丝纤维比较脆。
蜘蛛丝的制备
•动物寄主法
原理
该方法就是利用遗传工程将蜘蛛丝的蛋白基因转移 到山羊或奶牛的乳腺细胞中。
领域
市场前景，开发利用
•纺织方面
特点
蜘蛛丝弹性好、柔软,而且穿着舒适
强度大,可制成极耐磨的衣物
绿色环保无污染，真正实现原料、加工零污染
改进
人们已经相当成功地利用蜘蛛丝进行纺丝加工和织造
加工,如何将蛛丝制成织物将是下一个主要课题。
市场前景，开发利用
•军事方面
特点
蜘蛛丝强度大、柔软、质轻，适合制造防弹衣；
假肢、人造肌腱等产品 , 具有韧性好、可
降解等特性；
研发方向
• 今后的研发方向主要有：
• 改进人造蜘蛛丝生产工艺，使其直径基本等于天然蜘蛛丝， 模仿其皮芯层结构；
• 继续完善蜘蛛丝基因序列、结构以及功能研究；
• 优化表达蜘蛛丝蛋白系统； • 在蜘蛛丝的人工基因生产方面，实验室研究已经取得一定 成果，但如何将这些成果应用于实际生产将是今后的研究 方向。
• 中世纪开始,古希腊人就懂得使用蛛网作伤口敷裹布来帮助
血液快速凝固，为伤口止血； • 1710 年，巴黎科学院展出了人类历史上有记载的第一双用
蜘蛛丝织成的长统袜和手套；
• 1900 年，巴黎世界博览会上展示了一块由25000 只蜘蛛生 产的100000 码丝织成的18 码长18 英寸宽的布； • 1997 年初,"黑寡妇"蜘蛛被发现,它吐出的丝比现在所知道 的任何蜘蛛丝的强度都高；
大囊状腺 圆萄状腺 管状腺
蜘蛛丝分类概述
综合 性质最好； 研究重点
蜘蛛丝形态结构
•外观金黄色，透明的多级结构蛋白质纤维，单丝，皮芯层结 构。 •横截面形态：接近圆形，无丝胶。 •纵向形态:丝中央有一道凹缝痕迹，平均直径约6.9 μ m，约 为蚕丝的一半（体积重量为1.34g/cm）。 •蜘蛛丝在水中会发生截面膨胀，而径向收缩。 Content 02 Content 03 横截面形态 微观结构形态 纵向形态
•生产流程非常环保
（在正常室温和压力 之下，加入水和蛋白
质即成）；
•断裂伸长率达27%； •富有弹性,可以更好
配以有毒的浓硫酸
才能制成）； •断裂伸长率＜5%
使用Kevlar制作的防 弹衣
地缓冲子弹的冲击力。 •强度大。
市场前景及应用
•医疗方面
特点
1.是蛋白质纤维,与人体具有“兼容性”；
2. 用于制成人工关节、韧带、人类使用的
Thank You!
• 2000年1月，“biosteel”生物钢纤维诞生；
• 2009年， 日本学者与日本奈良县冈本制袜公司合作研制一 种更坚韧、更有弹性的“蜘蛛丝”短袜进入试制阶段。
蜘蛛丝分类概述
一般来说,新蛛亚目所有的蜘蛛都会 有7种丝腺,各种丝腺分别能吐出不 同性质的蜘蛛丝。
鞭毛状腺
牵引丝： 综合 性质最好； 研究重点
• 人工合成蜘蛛丝
技术不断提升，大规模生产可行性较大。
蜘蛛丝的制备
•蜘蛛丝的人工合成 山羊奶 牛奶 蚕 “电穿孔”方法
加拿大Nexia生物工程公司 中科院 微生物 寄主法 动物寄 主法 植物寄 主法 蚕寄 主法
大肠杆菌
酵母菌 美国 杜邦公司
马铃薯
烟草 德国Catersleben 研究所
主要 研究机构
中国科学院上海生命科学、生物化学与细胞生物学 研究所 1使蚕丝的性能得到改善；
优缺点
2蚕类便于饲养；
3目前此方法还不能投入工业化大规模生产。
市场前景，开发利用
蜘蛛丝作为生物纤维材料，其优异的力学性能、生物相容性、
透水性、透气性和可生物降解性是化学纤维所不可匹敌的。
纺织
军事
医疗
领域
领域
蚕丝在110℃以 性，140℃就
现热稳定性， 下表现热稳定
300℃以上才
黄变
在-40℃条 件下已失去 弹性，易脆
开始变黄
物理性能
• 机械性能
1. 蜘蛛丝纤维具有良好的机械性能,如高强度、高伸长,高抗压 缩性等； 2.韧性大，蜘蛛丝具有良好的弹性，当伸长至断裂伸长率的
70％时，弹性恢复率仍可高达80％---90％；
主要 研究机构
加拿大蒙特利尔Nexia生物工程公司
改进
人们考虑到山羊对植被的影响,比较起来,对牛进行 转基因实验的前途更广阔,事实上,一头牛的产奶 量比一只山羊的产奶量远远高得多。
蜘蛛丝的制备
•植物寄主法
原理
该方法是将蜘蛛丝蛋白基因插入一些植物如马铃薯 和烟草植物, 使这些植物在它们的组织中制造大量
的丝蛋白。
主要 研究机构
德国Catersleben 研究所
1成本低廉，仅及细菌遗传工程的1/10～1/20；
优缺点
2植物中的丝基因不易发现重组丢失；
3目前用从这种植物中提取的蜘蛛丝蛋白纺丝并不成功。
蜘蛛丝的制备
•蚕寄主法
利用蚕作为蜘蛛丝基因的表达载体。通过“电穿孔”
原理
法，使其蛋白质通过植入蜘蛛丝的基因而得到改性， 从而生产出仿蜘蛛丝的新纤维。
资料来源
• • • • • • • • • • • • • [1]许箐,潘志娟 蜘蛛丝蛋白的人工合成及人造蜘蛛丝 苏州大学学报(工科版） 第25卷第1期 2005年2月 [2] 刘庆生段亚峰 蜘蛛丝的结构性能与研究现状 2005年第2期 四川丝绸 [3] 邵敬党 蜘蛛丝的性能特征分析 棉纺织技术 第33卷 第11期 [4]王来力蜘蛛丝与蚕丝的比较研究《河北纺织》2009年第二期（总137期） [5]袁晓红 蜘蛛丝的研究进展及应用 2005年10月 [6] 王伟霞 刘长军 周翠荣 王靖雯 纺织新材料——蜘蛛丝 纤维技术 2004.1 [7]|王颖 徐伯俊 防刺服的现状及发展趋势 服装技术 应用技术Apparel Technology [7]林晨 新型纤维蜘蛛丝 天津纺织科技 总第190期 [8] 蒋平，肖永红，吕太勇，廖信军 蜘蛛丝的结构与机械性能研究进展 井冈 山大学学报(自然科学版) 第31卷第4期 2010年7月 [9] 邬文文 基因技术在新型纤维制造领域上的应用 中国纤检2010年2月（上） [10]盛家镛，潘志娟，陈宇岳，苏雯萍蜘蛛丝的化学组成与结构初探 丝绸 2000年第4期 [11]王志祥 纤维之星——人造蜘蛛丝 科技发展与展望· [12]张玉晴 马黄如 程诗萌 蛛丝蛋白研究进展 生物学教学 2011年（第36卷） 第二期
新
型
服
用
纤
维
—
—
蜘蛛丝
目录
1 2 3 4 5 6 背景 蜘蛛丝分类概述 蜘蛛丝形态结构 蜘蛛丝性能 蜘蛛丝生产制备 蜘蛛丝市场前景及发展趋势
背景——概述
力学性能 优良 生物 可降解
轻盈
蜘蛛丝 纤维
耐高温 耐低温 蜘蛛丝制成的披肩 蜘蛛丝：“生物钢”， 特殊的蛋白质纤维。
耐紫外线
背景——发展纪元
• 蜘蛛丝在水中有相当大的溶胀性，纵向有明显的收缩；
• 在加热时，蜘蛛丝能微溶于乙醇中； • 由于蜘蛛丝的构造材料几乎完全是蛋白质，所以它是生物 可溶的，并可以生物降解和回收，不会对环境造成污染。
生产工艺流程
•基因技术得到的丝蛋白溶 •再生蜘蛛丝蛋白溶液的纺丝 液的纺丝
溶解在HFIP 溶液中
天然蜘蛛 丝牵引丝
3.蜘蛛丝有很强的扭转性能，其剪切强度比其它纤维(包括凯 夫拉)要高得多，它具有很高的扭转稳定性； 4.蜘蛛丝具有大的能量损耗能力，且有较高的干湿模量，在干 湿态下同时具有高拉伸强度和高延伸度。
机械性能
图中可看出，蜘蛛丝的韧性很好，远大于kevlar等其他纤
维,强度接近于高强钢。
化学性能
• 蜘蛛丝具有特殊的溶解特性，它所显示的橙黄色遇碱加深， 遇酸褪色，它不溶于稀酸、稀碱，仅溶于浓硫酸、溴化钾、 甲酸等，并且对大部分水解蛋白酶具有抗性；
蛛丝富有弹性,可以更好地缓冲子弹的冲击力；
用于织造降落伞绸
改进
技术不够完备，无法进行大规模工业化生产。
市场前景及应用
•军事方面 蜘蛛丝 •可生物降解；
PK
凯夫拉尔（Kevlar®）纤维也称为 纤维B。是1968年美国杜邦公司的
发明成果。
Kevlar •造价较高； •生产过程不环保 （在高压下进行，