新型纤维材料-蜘蛛丝与甲壳素
新型纤维
新型纤维
维
◎ 可降血压的天然纤维◎ 国产耐高温纤维芳砜纶◎ 异形纤维
◎ 有色纤维◎ 彩色阻燃纤维◎ 玉石纤维
◎ 抗紫外线纤维◎ 高效弹性纤维◎ 竹炭纤维-二十一世纪环保新卫士◎ 高效保暖纤维◎ 氯纶◎ 切日牌玉米纤维
◎ 卓越的抗起球吸濕排汗纖維◎ 天年素◎ 刻字纤维
◎ 天蚕丝◎ 抗菌防霉纤维◎ 花瓣型超细纤维
◎ 运动时不可缺少的好朋友Coolplus◎ 白色可牵伸导电纤维◎ 生物活性纤维——海丝纤维
◎ 甲壳素和纤维素共混纤维纤维Crabtex◎ Optim纤维◎ 吸湿排汗纤维CoolDry
◎ 中空保暖纤维Sunlite
◎ 埃匹克导电纤维(EPITROPIC
FI
◎ Crabtex 纤维
◎ 扁平纤维 POPOP◎ 竹炭磁性纤维(丙纶)◎ PTT纤维。
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维
科 技 创 新
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维
罗 敏
（ 军事经济学院军需系， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 随着科 学技 术 的进 步 ， 服 装 材料 使 用也 有 新 的发展 和 进 步 。目前 ， 在 国际 上服 装 的 面料 出现 了一种 新 型 高性 能 的 面料材 质蜘蛛 丝纤维 ， 这种材质 的特点是具有 良好 的刚性和弹性以及 强度 ， 除此 以外这种新 型的材料还有生物 可降解性 ， 不会污染环 境， 可 以再 次进入生态 系统 ， 因此这种材料的发展前景是很好 的。文章主要从蜘蛛丝纤维的性能以及结构等方面进行了研究。 关键词： 新 型 材料 ； 高性 能 ； 蜘蛛 丝 纤 维
４ 蜘蛛 丝 纤维 的应 用 蜘 蛛 丝 纤维 由于 其 独 特 的 性 能 和结 构 已经 在 我 国的 很 多 领 域 达 到 了应用 和 广泛 的推 广 。 目前 ， 我 国 的很 多 服装 的布 料 就采 用 蜘 蛛 丝纤 维 为原 材 料 。 ４ ． １蜘 蛛丝 纤 维在 纺 织上 的应用 蜘 蛛 丝 纤维 具 有 良好 的 强 度 和韧 性 ，通 过 转 基 因技 术 可 以生 产， 因 此在 我 国 的纺织 厂 已经 用 蜘 蛛 丝纤 维 逐 渐取 代 合 成 的纤 维 进 行 纺 织成 衣 ， 蜘 蛛丝 纤 维 成 衣 比较 轻且 不 了顺 滑 光亮 ， 用 这 种 纤 维 制 成 的面料 已经 被广 大 的消 费 者认 可 。 ４ ． ２ 蜘 蛛 丝纤 维在 军 事上 的应 用 现 在蜘 蛛 丝纤 维 在 我 国 的很 多领 域 达 到 了广 泛 的 应用 ， 在 军 事 方 面 蜘蛛 丝纤 维 的布 料 也得 到 很 好 的应 用 ， 蜘 蛛 丝纤 维 布 料质 量 比
新型纤维材料---蜘蛛丝
新型纤维材料——蜘蛛丝蜘蛛是地球上最古老的物种之一，是自然界的神奇动物，经历了几百万年漫长的进化，蜘蛛已能够适应地球上几乎所有环境而生存下来，其最大的臂助正是本身独特的纺丝能力和令人惊讶的蛛丝性能。
蜘蛛是自然界产丝和用丝的“专家”，它们一生都离不开丝。
蜘蛛生产性能最优异的丝线，并用这种丝线织成蛛丝网，用以捕获猎物，赖以生存，繁衍后代。
蜘蛛，属节肢动物门蛛形纲蛛形目，种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种，按吐出丝种类的多少分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。
科学家们早就注意到蜘蛛丝非同一般的性能并将它利用了起来。
早在1709年就出现了人类利用蜘蛛丝的记载，而且在第二次世界大战时，蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、望远镜、枪炮的瞄准系统等光学装置的十字准线。
进入20世纪80年代,蜘蛛丝，尤其是牵引丝，以高强度、高弹性、高断裂功、低密度、良好的耐温及耐紫外线性能、良好的生物相容性等优异性能引起了各国材料、生物和化学等众多领域研究人员的极大兴趣。
科技的进步，亦使得破解蜘蛛丝的生物奥秘成为了可能。
1996年，美国Science杂志连载3篇文章，揭示了蜘蛛丝性质与结构的关系以及蜘蛛丝的奥秘，近几年，又连续发表了10多篇关于蜘蛛丝研究的文章。
美国、瑞士、加拿大、日本、德国、丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝做了深入的研究,在利用基因和蛋白质测定技术解开蜘蛛丝奥妙的同时,在蜘蛛丝人工生产方面也取得了突破性进展。
蜘蛛丝的结构性能与用途蜘蛛丝能大量吸收动能，同时具有高弹性形变，究其原因，在于其奇妙的分子结构。
蜘蛛丝的化学本质为蛋白质，蛛丝蛋白的复杂氨基酸序列和空间结构赋予了外显的性能。
蜘蛛丝中分子排列是一种介于晶区与非晶区的中间相的存在。
结晶区主要为聚丙氨酸链段，构象为β-折叠链，分子链或链段沿着纤维轴线的方向呈反平行排列，相互间以氢键结合，形成折曲的栅片，栅片间距离是变化的，在0.93～1.57nm之间。
非结晶区由甘氨酸、丙氨酸以外的大侧基氨基酸组成，分子多呈α-螺旋状结构。
新型服装材料
新型服装材料---蜘蛛丝纤维摘要：结合蜘蛛丝研究的历史与研究现状，阐述了中国大腹圆蜘蛛牵引丝等天然蜘蛛丝的聚集结构和形态结构，对比分析了蜘蛛物理、力学及机械性能，介绍了利用基因工程技术人工生产蜘蛛丝的主要方法和途径。
关键词：蜘蛛丝；结构；性能；基因工程前言：社会的发展和进步，人们物质和文化生活水平的提高，使服装的消费水平发生了根本的改变，人们对穿着提出了更多、跟高的要求，且更加崇尚与追求舒适、健康、安全以及自我体现。
在这种形式下，服装材料早已突破了保暖、遮盖、装饰的原始功能，进而指向了功能化、个性化与智能化，以及更舒适方便的服用性能满足现代人的衣着的需求。
服装消费市场的这种发展趋势，促进了服装材料的更新与发展。
在新型服装材料中，蜘蛛丝以其可生物降解、较好的热稳定性、优异的力学性能等特点成为当今材料科学家们的研究热点。
1.蜘蛛丝研究的历史人类对蜘蛛丝的关注并期待作为一种天然纤维资源加以利用的研究，经过了漫长的历史。
据文献记载，早在18世纪就有一些种类的蜘蛛丝被用于纺织品中，最具代表性的是当时由巴里科学院展出的，织成于1710年的蜘蛛丝长筒袜和手套。
另外一双蛛长筒袜丝则是1864年在美国制作的，蛛丝是从500个蜘蛛的喷丝头中抽取出来的，这种长筒袜由于太薄而不能穿。
更进一步的研究主要集中在马达加斯加蜘蛛上，其身长60mm；学者Pat Earnshaw曾向人们展示过一片据说由马达加斯加蜘蛛丝制作的蕾丝织物；在1900年的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，该项工作花费太高，无法带来商业利润。
到1997年初，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。
于是，“黑寡妇”蜘蛛丝的优良性能，很快引起了科学性家们的兴趣，人们试图研究出一种能生产蜘蛛丝那样高强度纤维的方法和技术。
特别是近一、二十年来，世界各国的科学家对蜘蛛丝的研究相当投入，美国杜邦公司等均就蜘蛛丝的分子结构和力学性能作了大量的研究工作，取得了引人注目的成绩，蜘蛛丝尤其牵引丝在力学性能上具有蚕丝及一般合成纤维无法比拟的突出优势。
纺织新材料--蜘蛛丝
纺织新材料--蜘蛛丝佚名2004-2-120 引言人类在蚕丝的开发利用方面已经取得了令人惊叹的成就，相关技术目前已相当成熟和普及。
同样由昆虫分泌的天然生物材料--蜘蛛丝虽在很久以前就引起了人们的好奇心，然而受当时科学技术水平的限制，对蜘蛛丝的研究开发仅停留在一个较低的平台上。
直到近几年，随着现代基因工程技术以及生物材料技术的迅猛发展，科学家们利用基因和蛋白质测定等技术，经过深入研究，解开了蜘蛛丝的奥秘，在人工生产蜘蛛丝方面也取得了突破性进展，使得像蚕丝那样大规模地开发和利用蜘蛛丝的愿望进入日程。
1 蜘蛛丝的结构1．1 蜘蛛丝的形态结构利用扫描电镜研究蜘蛛丝的超分子结构发现，蜘蛛丝是由一些被称为原纤的纤维束组成，而原纤又是几个厚度为120 nm的微原纤的集合体，微原纤则是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化合物。
它的横截面形态接近圆形，与蚕丝的三角形不同，横切断裂面的内外层为结构一致的材料，无丝胶。
蜘蛛丝是单丝，不需要丝胶来粘住两根丝，因此没有蚕丝那样覆盖于表面的水溶性物质。
蜘蛛丝的纵向形态为：丝中央有一道凹缝痕迹，平均直径约6.9μm，约为蚕丝的一半。
蜘蛛丝在水中会发生截面膨胀，而径向收缩。
在碱性条件下，其黄色加深；在酸性条件下，其性能会受到破坏。
1．2 蜘蛛丝蛋白的化学组成蜘蛛丝的主要成分为蛋白质，如所有的蛋白质纤维一样，其组成长链蛋白质的单元为带不同侧链R的酰胺结构，同尼龙-2结构相似。
蜘蛛丝的氨基酸的摩尔分数和氨基酸的主链序列与天然聚肽如蚕丝、羊毛和人发有很大的差别。
这种差异和组成取决于蜘蛛的种类、食物、气候及其它因素。
不同种类的蜘蛛大囊壶腺体所产生丝蛋白质的氨基酸种类差异不大，为17种左右，各种氨基酸的含量也因蜘蛛的种类不同而有一定差异。
其共同点为具有小侧链的氨基酸(如甘氨酸和丙氨酸)的含量丰富，十字圆蛛和大腹圆蛛的这两者含量之和分别达到 59．6％和53．2％，与蚕丝的含量74％比显得较低。
蜘蛛丝中较大的7种氨基酸含量约占其总量的90％，它们分别为甘氨酸(42％)、丙氨酸(25％)、谷氨酸(10％)、亮氨酸(4％)、精氨酸(4％)、酪氨酸(3％)、丝氨酸(3％)瞳。
生物质高强纤维-蜘蛛丝
生物质高强纤维——————蜘蛛丝生物质纤维是指利用生物体或生物提取物制成的纤维，按来源可分为动物源纤维、植物源纤维和微生物质纤维三大类。
按加工方法可分为生物质天然纤维和生物质化学纤维。
其中，生物质天然纤维分为植物源纤维（如：棉、麻）、动物源纤维（如：毛、蚕丝、蜘蛛丝）；生物质化学纤维分为植物源纤维（再生植物纤维素纤维、纤维素酯纤维、再生植物蛋白质纤维、海藻纤维）；动物源纤维（再生动物蛋白质纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维）；微生物质纤维素纤维（细菌纤维素纤维、细菌甲壳素纤维、聚羟基脂肪酸酯纤维）等。
蜘蛛丝作为生物质纤维中的一种，具有超强的韧性与抗断裂机能，又同时具有质轻、抗UV与生物可分解等特点，制成纤维后可应用在科技、国防、医疗等领域。
其优异的物理性质是一般纤维、天然纤维甚至是合成纤维所无法比拟的，是一种优异的生物质高强纤维，因而引起了世界各国科学家的兴趣与关注。
1、需求分析由于蜘蛛丝本身的特性，决定了在纺织、医疗、军事等领域有着广泛的应用需求。
医疗卫生方面蜘蛛丝主要成分是蛋白质，人们目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应,这正是蜘蛛丝应用在医学上最大的优点。
又鉴于蜘蛛丝极轻、韧性好、强度大等现有材料不可比拟的优点,科学家认为用它可以生产人工关节韧带、人工肌腱、人造血管等组织,同时还可以做组织修复、用于眼外科和神经外科手术等特细和超特细生物可降解的外科手术缝合线及生物大分子的固定材料。
蜘蛛丝膜具有很好的透明性、生物可降解性和水－空气界面的通透性。
与胶原蛋白和弹性蛋白相似，丝蛋白具有自装配性质，通过二级结构调节以提供机械支撑；与聚酯比较，丝的柔韧性和弹性使其经的起重压和疲劳。
丝蛋白生物相容性好，与胶原起同样的细胞黏附、扩展、分化和生长作用。
丝基质还有机械诱导作用，通过调整丝基质的硬度，提供控制基质的最终机械特性来模仿天然机体组织的机械特性和支持宿主组织内生长，蛛丝蛋白是组织工程支架材料的有力竞争者。
新型天然纤维-蜘蛛丝
新型天然纤维——蜘蛛丝专业：纺织工程班级：0902 姓名:王少梅中文摘要：蜘蛛丝具有非常优异的性能特征，如其具有综合的钢性、强度和弹性及生物可降解性等，这些特点使得蜘蛛丝在医疗卫生、航天航空、军事等领域具有广阔的应用前景。
本文主要介绍了蜘蛛丝的结构、性能、生产方法以及应用。
关键词：蜘蛛丝；结构；性能；生产方法；应用前言：进入21世纪，健康、安全、绿色环保已经成为人们关注的焦点之一。
在石油、森林等资源备受保护的今天，利用生物技术开发生物纤维将是21世纪的主要发展趋势之一。
以生物工程和转基因方法开放的性能优良的蜘蛛丝，已成为生物专家、纺织专家积极进行研究的课题，并且获得许多重要成就。
一蜘蛛丝纤维的概况（一）蜘蛛丝的简介蜘蛛丝是一种天然高分子蛋白纤维和生物材料。
其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、耐紫外线、比重小、耐低温的特点，是其它纤维所不能比拟的，尤其具有初始模量大、断裂功大、韧性强的特性，是加工特种纺织品的首选原料。
蜘蛛丝纤维由蛋白质组成，是一种可生物降解且无污染的纤维。
蜘蛛丝有很多的工业用途，但是，它不能像养蚕那样进行商业养殖，其地域性和进攻性使其不能进行大量的养殖，并且蜘蛛吐出的丝并不是像蚕那样形成茧丝，而是蜘蛛“网”丝，也就是所谓的“抽丝”或“网络丝”。
(二) 蜘蛛丝的组成蜘蛛丝的主要成份是蛋白质，基本组成单元为氨基酸。
蜘蛛丝含l7种左右氨基酸，各种氨基酸的含量因蜘蛛的种类不同而存有一定的差异。
蜘蛛丝中较大的7种氨基酸含量占其总量的90％，它们分别为甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丝氨酸、亮氨酸和精氨酸（见表1）。
蜘蛛丝的主要化学成分是甘胺酸（NH2-CH2-COOH）、丙胺酸（NH2-CH(CH3)-COOH）及小部分的丝胺酸（NH2-CH(CH2OH)-COOH），加上其它胺基酸单体蛋白质分子链构成。
外观上又细又柔软的蜘蛛丝之所以具有极好的弹性和强度，其原因在于：一方面，蜘蛛丝中具有不规则的蛋白质分子链，这使蜘蛛丝具有弹性；另一方面，蜘蛛丝中还具有规则的蛋白质分子链，这又使蜘蛛丝具有强度。
1.高强高模天然纤维——蜘蛛丝要点
——蜘蛛丝作者：凌正摘要：蜘蛛丝是一种天然动物蛋白纤维,含有(GPGXX)n/(GPGQQ)n、An/(GA)n、(GGX)n等多种重复多肽序列,具有多样的分子结构、机械性能与生物生态学功能,同时还具有强度高、弹性好、初始模量大、断裂能大、可生物降解、生物相容性好、保湿性好、轻盈等其它合成高性能纤维所无法比拟的优良机械性能及特性。
为此,本研究对蜘蛛丝的组成、结构、机械性能、纺丝机理、应用前景进行了概述，并且通过对蜘蛛丝的氨基酸组成及其丝纤维的表面形态结构和蜘蛛丝的分子构象与聚集态结构的分析研究，探索蜘蛛丝的组成与结构对其性能的影响，对于开发新型纤维材料具有重要启迪意义。
关键词：高强、高模、天然纤维、蜘蛛丝、结构、机械性能、应用前景。
正文：前言蜘蛛因具有许多天然纤维甚至高性能合成纤维无法比拟的优异力学性能，而成了国内外许多研究机构和学者关注的焦点，近年来，国外的学者在研究蜘蛛丝结构和性能的同时，借助于日益发展的生物技术，采用基因移植的方法研制了人工合成蜘蛛丝蛋白，并采用化学纤维纺丝的方法将其制成类蜘蛛丝，但由于性能上的缺陷、加工过程复杂、成本高等因素，仿蜘蛛丝尚未实现工业化生产。
从材料科学的角度来看，纤维的性能取决于其大分子链结构和聚集态结构，探明纤维性能形成机理的根本在于：掌握其结构和性能间的本构关系。
因此，要使蜘蛛丝的力学性能在人造生体高分子纤维上得到表达，研究其性能的结构机理和形成这种结构的方法原理是至关要的。
本文以广泛分布于我国各地的大腹圆蛛为研究对象，在研究分析其三种主要的丝纤维——牵引丝、蛛网框丝、包卵丝的力学性能、色泽、密度与吸湿性以及热学性能的基础上，从以下几方面探索了蜘蛛丝优异力学性能的形成机理。
研究了蜘蛛丝力学性能的分子基础分析大腹圆蛛丝纤维的氨基酸组成特征，并通过与其他种类蜘蛛丝及蚕丝丝素纤维的比较，研究蜘蛛丝的氨基酸组成对其分子结构和分子排列的影响。
采用激光拉曼光谱和红外光谱技术，分析了不同功能蜘蛛丝的分子构象，探索了蜘蛛丝的氨基酸组成及分子结构和其力学性能间的关系。