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印度開發出處理蜘蛛絲的技術
作者:駐印度代表處科技組 現職:駐印度代表處科技組
文章來源:印度人報(The Hindu)
發佈時間:2017.11.14
印度科學教育研究所(IISER)位在Punjab州Mohali 巿的分校開發出處理蜘蛛絲的技術,克服了過去處理及運用蜘蛛絲的麻煩,有助於提昇製造應用材料的效率。

蜘蛛絲的強度高於鋼鐵的五倍,是很有開發潛力的天然應用材料,然因取得處理及與金屬焊接都很困難,一直是應用蜘蛛絲材料的一大挑戰。印度IISER的研發團隊宣告成功克服了處理蜘蛛絲的困難,可以順利切割及操蹤蜘蛛絲,並編製絲線,可以編製成很複雜的幾何形狀及莫比烏斯帶(Mobius Band)。這項研發成果已發表在國際期刊 Nature Materials上。

早期應用蜘蛛絲主要在顯微鏡、望遠鏡、槍枝及導彈系統等配備的光學零件十字準線,自那時起蜘蛛絲的特性已受到廣泛認知。主持這項研究計畫的物理學系教授Kamal P. Singh解釋,蜘蛛在紡絲線時,其中的胺基酸會自動排列成微小的奈米晶體(Nanocrystal)嵌入到無固定形軟狀的分子奈米彈簧中,其無固定形狀所保有的彈性,使奈米晶體可以產生很大的強度。這項研究是由Singh教授與博士後研究員Dr. Mehra S. Sidhu共同辦理。

教授說明取絲方式,先蒐集捕捉Mohali 及Chandigarh巿各種花園內的蜘蛛,將牠們培養在大型塑膠箱內以蒐集蜘蛛絲,我們在培養箱內安裝有桿子,蜘蛛從桿子跳出時會立即吐出牽引絲線,其半徑僅有很小的微米,是最強韌的一種絲線,蜘蛛身上的七個腺體可以製造出七種不同的絲線,每一種有不同的用途,例如用來抓住獵物的絲線富有彈性及黏性,用來撐住自己身體的絲線則較為柔軟。

研究員的關鍵創意在於開發出飛秒(Fembo Second,一般用fs 標記單位,一飛秒約當)雷射光束,研究團隊改造商業電射光機以產生精確10飛秒的電射光束,不但可以有效處理絲線並使其受損達到最低的程度,便可以將蜘蛛絲與金屬、玻璃及多分子聚合物等材料焊接在一起,可以製造出有用的複水合材料。以10飛秒電射光束可以處理及製造蜘蛛絲是以前從來沒有發現的新技術。

據研究人員表示,高強度及有彈性的蜘蛛絲是可以廣泛應用的材料,可以用來建造放射壓力測量器(Radiation Pressure Meters),光子在轉變成物質的過程會有放射壓力,這是光學鑷子( Optical Tweezers)的運作原理。美國太空總署(NASA)正要嘗試建造以太陽光壓力推動的微型衛星及太空船,不需要使用燃料,因此,開發儀器測量放射壓力是很關鍵的一部份。

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