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上圖是世界各地的研究團(tuán)隊(duì)從1990年代開始積極研發(fā)的“夢(mèng)幻纖維”——合成蛛絲。比強(qiáng)度是高張力鋼的4倍，而伸縮性比聚酰胺（PA）還要高。在同時(shí)具備高強(qiáng)度和伸縮性的纖維中，芳綸纖維最為有名。但這種合成蛛絲的韌性高達(dá)芳綸纖維的約6倍。而且原料不依賴石油。

一家日本風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)開發(fā)出了能夠低成本大量合成這種夢(mèng)幻纖維的技術(shù)。那么這種纖維是如何制造出來的呢？

答案是［2］用微生物替代蜘蛛制作

2013年5月下旬，東京六本木的商業(yè)設(shè)施展示了一件閃耀著鈷藍(lán)色光芒的晚禮服（圖1）。這是全球第一件使用合成蛛絲織成的衣服。蛛絲因分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研究室往往需要花費(fèi)3個(gè)月的時(shí)間才能制造出幾毫克。而慶應(yīng)大學(xué)創(chuàng)辦的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Spiber大幅提高了蛛絲的合成效率，從而向蛛絲的實(shí)用化目標(biāo)邁出了一大步。

圖1：用人工合成蛛絲“QMONOS”織成的晚禮服。蛛絲一般為金黃色。有光澤的鈷藍(lán)色證明這種絲線是人工合成的。

Spiber開發(fā)出了由微生物生成蛛絲的主要成分——蠶絲蛋白（一種蛋白質(zhì)）的方法（圖2）。世界各地的研究團(tuán)隊(duì)都在致力于蛛絲合成技術(shù)的開發(fā)，但大多不使用微生物，而是利用山羊、蠶及植物等。盡管人們都知道使用繁殖速度快的微生物可以獲得更高的生產(chǎn)效率，但業(yè)界常識(shí)認(rèn)為，微生物無法生成具有蛛絲這種復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。

圖2：QMONOS的制造工序。新設(shè)計(jì)出了容易由微生物生成的、能夠產(chǎn)生分子的基因。Spiber擁有纖維化之后可實(shí)現(xiàn)多種強(qiáng)度、伸縮性、耐熱性組合的300種基因庫�？梢灾圃斐鲎罡弑葟�(qiáng)度可達(dá)到高張力鋼的4倍、伸縮性高于聚酰胺、具有300℃耐熱性的“超級(jí)纖維”。制成絲線時(shí)采用與化學(xué)纖維相同的技術(shù)。還可加工成薄膜、凝膠、海綿及納米纖維等。

首先要合成用來生成蠶絲蛋白的“設(shè)計(jì)圖”——基因。但對(duì)于微生物來說，生成與自然蛛絲完全相同的分子結(jié)構(gòu)是太過復(fù)雜的事情，因此無法做到。于是，Spiber公司經(jīng)過反復(fù)摸索，設(shè)計(jì)出了容易由微生物生成、而且纖維化之后可顯示出蛛絲所具有的出色機(jī)械特性的基因。導(dǎo)入這種基因之后，微生物會(huì)在培養(yǎng)液中不斷發(fā)酵。對(duì)這種培養(yǎng)液進(jìn)行提煉，便可獲得粉體蠶絲蛋白（聚合物）。

然后采用與化學(xué)纖維相同的技術(shù)制成絲線，但必須將聚合物變成液體。但蠶絲蛋白極難溶于液體。以前，只有對(duì)人體毒性非常強(qiáng)的兩種氟類溶劑可以溶解。該公司此次也在這一點(diǎn)上進(jìn)行了反復(fù)實(shí)驗(yàn)。站在工業(yè)用途的角度從零開始嘗試普通溶劑，最后終于找到了“誰都沒想到能夠溶解的溶劑”（Spiber代表董事社長關(guān)山和秀）。關(guān)山強(qiáng)調(diào)：“這是一項(xiàng)不符合業(yè)界常識(shí)的創(chuàng)意，但我們認(rèn)為任何事情都要嘗試后才知道�！�

Spiber將這樣誕生的合成蛛絲命名為“QMONOS”。如果應(yīng)用于纖維增強(qiáng)樹脂，便有望變成輕量而強(qiáng)勁的運(yùn)輸設(shè)備用材料。該公司與日本汽車部件廠商小島沖壓工業(yè)成立了合資公司，月產(chǎn)100kg以上的試制研究工廠將于2013年內(nèi)投產(chǎn)。第一年度年產(chǎn)10噸的試驗(yàn)工廠將于2015年竣工投產(chǎn)。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）