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『』人工肌肉、人造蜘蛛丝，他将天方夜谭变成现实，多项成果登上国际权威期刊！( 二 )


好莱坞科幻影片中 ， 超级英雄"蜘蛛侠"能够穿梭于摩天大厦之间或缓慢降至地面而毫发无损 ， 全凭双腕喷射的神奇"蜘蛛丝" 。刘遵峰团队的研究 ， 使这一科学幻想有望走进现实 。团队使用水凝胶纤维成功制备出了新型超强韧"人造蜘蛛丝" ， 它强度高、慢回弹、可重复伸缩 ， 未来或将用于高空缓降等多领域 ， 这种新材料可以达到与天然蜘蛛丝几乎相当的力学性能 。介绍该成果的论文在线发表于国际知名学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上 。
『』人工肌肉、人造蜘蛛丝，他将天方夜谭变成现实，多项成果登上国际权威期刊！
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自然界中的蜘蛛丝具有强大的机械性能 ， 它表现出极高的抗拉强度（高达1.4GPa） 。但是 ， 通常的金属丝或凯夫拉纤维几乎不可伸长 ， 而蜘蛛丝可伸长到约40% ， 在高湿的度环境下可伸长5倍 。刘遵峰介绍说 ， 除了没有反弹外 ， 人们几乎看不到蜘蛛悬空身体旋转 ， 这意味着蜘蛛丝还可以吸收扭转旋转能量 。
"人们已经尝试用蚕丝蛋白来制作人工蜘蛛丝 ， 并取得了一定的成功 ， 但这种方法很难规模化放大 。使用合成方法 ， 制备能模仿蜘蛛丝的上述特性 ， 仍然是一个难题 。"刘遵峰说 。
经过反复试验 ， 刘遵峰团队采用了一种非常简单的方法 ， 成功使用水凝胶纤维制备出了"人造蜘蛛丝" 。这种新材料达到与天然蜘蛛丝几乎相当的力学性能 。"扭热制冷"
更加高效、节能、绿色、便携的制冷方式是人类不懈探索的方向 。去年10月 ， 《科学》（Science）杂志刊文 ， 报道了中国南开大学与美国德克萨斯州立大学达拉斯分校的一支国际联合研究团队研获的一种柔性制冷新策略——"扭热制冷" 。他们发现 ， 改变纤维内部的捻度可以实现降温 。由于制冷效率更高、体积更小且适用于天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料 ， 基于这种方法制成的"扭热冰箱"也变得前景可期 。
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用于"扭热制冷"的钓鱼线
使用橡皮筋进行"弹性制冷" ， 需要将其拉伸至自身长度的6到7倍 ， 然后缩回去 。这意味的制冷需要很大的体积 。而且 ， 目前"弹性制冷"的卡诺效率比较低 ， 通常只有约32% 。能否开发出新的方法进行制冷 ， 实现提高效率、减小体积是困扰科研人员的难题 。
研究人员将纤维状的橡胶弹性体两端固定 ， 然后从一端旋转加捻 ， 使其形成一种超螺旋结构 。将橡胶纤维拉长一倍（100%应变） ， 随后快速释放 。研究人员发现 ， 该橡胶纤维的温度可降低15.5摄氏度 。
"这一结果高于使用'弹热制冷'技术的降温：拉长7倍的橡胶收缩降温为12.2摄氏度 。如果将伸长和加捻均释放 ， 该'扭热制冷'降温可达16.4摄氏度 。"刘遵峰说 ， 获得相同降温效果的情况下 ， "扭热制冷"的体积仅为"弹热制冷"的2/7 ， "扭热制冷"的卡诺效率可达67% 。
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南开大学·刘遵峰团队
"做科研 ， 我不跟风追热点 ， 最喜欢的就是创新 ， 希望通过创新性研究改变人类的未来生活 。"刘遵峰说 ， 这是他一贯坚持的原则 。"下一步 ， 我们将继续完善已有的几个项目 ， 同时也会进一步推动新的研发 ， 使它们能够进入人们的生活 。"在探索世界、改变世界的道路上 ， 刘遵峰将继续一路向前 。
【『』人工肌肉、人造蜘蛛丝，他将天方夜谭变成现实，多项成果登上国际权威期刊！】文章素材来自：南开大学化学学院官微、科技日报、南开大学刘遵峰团队官网


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