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流水线激光打标机链接蜘蛛丝
- 2017-08-29 -

所以,工业蜘蛛丝的来历只能依靠“野生”蜘蛛了。量少不说,并且这种“手艺”式出产无法操控,也毫无规范。因而即使收集这些野生的蛛丝,其出产运用也是个问题。那么到底该怎么运用这些与现代化出产手法不兼容的蜘蛛丝?

近来,一队来自印度的研究人员宣称找到了处理这一问题的办法。他们表明,在恰当的环境下,蜘蛛丝中的一种蛋白就能够扩展激光的功率,让流水线激光打标机取得满足的才能来切开或焊接蜘蛛丝。

这种手法背面的原理叫“非线性多光子吸收”。简略来说,此效应能够让两个(或许多个)光子像一个光子一样被物质吸收,而这个“合光子”的能量为那两个(或多个)光子各自能量的总和。它之所以是非线性的,是由于组成光子的能量等于多光子光强的平方和,而不可能是分数或倍数。

此效应关于只能吸收高能量光子,却无法吸收低能量光子的资料(比方蜘蛛丝)来说非常重要。由于它能够导致正常情况下会穿透资料的光能够有效地被资料吸收,让资料分子跃迁至高能级状况。在高能级状况下,分子就能够呈现荧光,化学键开裂重组,或许持续吸收能量至消融等改变。

在蜘蛛丝上,研究人员运用了“飞秒激光”(即 10-15 秒长度的激光照耀),运用多光子吸收效应把能量会集引导到一个指定的部位。他们之所以挑选飞秒,而不是更常见的“长皮秒”(10-12 秒),是由于在飞秒激光的照耀下,能量能够只存储于蜘蛛丝上的目标部位,而不会分散到其他部位而形成损害。

在运用飞秒流水线激光打标机的激光进行实验时,研究人员们发现了数个波长,能够让蜘蛛丝完成双倍,三倍,甚至四倍单个光子能量的多光子吸收效应。其中,每平方厘米 80GW(千兆瓦)的功率是基线,任何低于这个功率的激光都无法发生任何作用。而每平方厘米300GW则是上线,在这个功率及以上,激光只会把蜘蛛丝切断。当然,这个功率的激光能够用于精准的将蜘蛛丝切开到各种长度。

至于处于这两条线之间的激光,其功率则能够成功的让蜘蛛丝半消融,体积稍微扩展一圈;在照耀违背中心的位置时,还能让蜘蛛丝进行曲折。通过对照耀时刻的操控,研究人员们能够精准操控曲折的具体度数。现在,他们现已用蜘蛛丝成功做出了螺线管、绷簧、以及杂乱的结扣。


更凶猛的是操控蜘蛛丝的消融。当蜘蛛丝在其他资料上消融并凝结后,这相当于把它“焊接”到了那个资料上。通过这种手法,研究人员成功的把蜘蛛丝焊接到了金属、玻璃、甚至凯夫拉纤维(美国杜邦公司研发的一种芳纶纤维资料产品的品牌名,可用于防火)上。压力测验显现,这种焊接的强度非常接近于蜘蛛丝自身的强度。研究人员们给一面小镜子的四角焊上了蜘蛛丝,然后把蜘蛛丝焊在一个方框上,仅用这四根蜘蛛丝就把镜子悬挂了起来。

精准操控蜘蛛丝的技能用途非常广泛。研究人员们表明,流水线激光打标机的该技能能适用于多种生物资料,比方贝壳、外骨骼、以及毛发这些简单完成量产的资料。而这,则是人们接下来的研究课题了。不过,我们不能疏忽蜘蛛丝商业化最基本的问题:量产。我们至今还无法大量出产蜘蛛丝。