在自然界,蜘蛛网具有独一无二的悬索结构,而且有着极佳的弹性与韧性。
北京航空航天大学郑咏梅教授发现,蜘蛛丝就像一串“珍珠项链”。在这条“项链”上,由细微的纳米纤丝随机纠缠在一起构成“珍珠”。“珍珠”有着粗糙的表面,而由两根纤维组成的“链绳”是光滑的。两根纤维外包裹着一种能吸引水分子的材料,这就是蜘蛛丝捕获水的“秘密武器”。这个发现揭开了蜘蛛网上见到的明亮水珠之谜,可用于设计大规模人造纤维,收集空气或雾气中的水,以满足缺水地区人们的需求。
在此基础上,课题组受天然蜘蛛丝集水结构启发,并结合自然界生物的螺旋结构特点,采用涂层方法及有机无机复合界面裂纹效应调控,制备出了具有连续仿生螺旋槽纺锤节结构的微纤维。研究结果显示,这种超细纤维具有可修复的润湿性、长期的耐用性、优异的机械性能和柔韧性,在大规模集水应用领域显示出巨大的潜力。