作业帮仿生材料
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/28 04:36:45
仿生材料
仿生材料
仿生材料
仿生材料学正逐步兴起
材料科学是当前最重要的高科技之一,已取得了长足的发展.目前,人们已可以根据需要,设计和制造出多种多样的材料来.
但是迄今为止,一些与人类生活密切相关的材料,如天然骨、珍珠、蚕丝、贝壳等天然生物材料,人类还无法仿制出来.每年数以百万计的骨病患者,还只能依靠金属、陶瓷、复合材料等制成的人工骨来进行治疗.现在,对天然生物材料的结构、性能和生长机理的分析,以及进行复制,是当今材料科学研究的重大前沿课题.一门新的学科———仿生材料学正在兴起.
从上世纪90年代开始,美国投入很大力量从事这项研究工作,并已取得许多重要成果.蜘蛛丝是庞大的天然生物材料中的一员.天然蜘蛛丝是世界上最结实坚韧的纤维之一.它比高强度钢或用来制作防弹服的凯夫拉尔纤维更坚韧,且更具有弹性,重量又轻.据科学家计算,一根铅笔粗细的蜘蛛丝束,能够使一架正在飞行的波音747飞机停下来.目前,美国著名的杜邦化学工业公司的科学家,已经开发成功利用人造基因制备的具有蜘蛛丝特性（包括结构、强度、化学性能）的蛋白质分子.他们取出蜘蛛的产丝腺体,查看他们制造蜘蛛丝的蛋白质代码,在破译的基础上制成人工合成基因.将这种人造基因移植至酵母或细菌中,便生长出一种球状材料.将这种蛋白质溶解在一种溶剂中,利用类似于蜘蛛吐丝的纺织技术制成纤维.这种新型纤维比尼龙和现有其它产品强度都高,更具弹性和耐磨性,而且质量也很轻,所以在飞机、人造卫星等航空航天领域大有用武之地.
加拿大魁北克的科学家,将这种人工合成的蜘蛛蛋白质基因植入山羊的乳腺细胞中.不久,基因被改变的山羊产出的奶中就含有蜘蛛丝的蛋白质了.加拿大Nexia生物技术公司总裁杰夫·特纳说,这种蛋白质能够制造出轻得令人难以置信的织物,其强度可挡住子弹,还可降解,这种材料被称之为“生物钢”.生物化学家们认为,“生物钢”有广阔的应用前景,它在任何方面都优于石油化工产品.