英国伦敦帝国理工学院、美国密歇根大学工程学院和塔夫茨大学科学家发现,通过调节压塑时的温度和压力,可将丝绸中的丝线融合成一种坚固透明的塑料状材料,使其具有能扭曲太赫兹频率光的特性,从而在6G领域极具应用潜力。相关论文发表于最新一期《自然·可持续发展》杂志。

这种新材料非常轻,强度却胜过许多依赖化石燃料的金属合金和传统塑料。凭借出色的机械性能,它可用于运动装备、集装箱和特殊包装。弹道测试显示,其抗穿刺能力堪比碳纤维增强聚合物(常用于飞机机身和汽车底盘)。更妙的是,它植入小鼠体内后会缓慢降解,有望用于临时医疗植入物,守护生命。
团队对该材料扭曲(即极化)太赫兹波的能力尤为着迷。6G频段延展至太赫兹频率,数据传输速率比5G快上数百倍,对农村高速互联网格外友好。
团队解释道,极化提供了另一种编码数据的途径,有望开辟更多信道。但在丝绸材料上实现极化并非易事。他们需要调控热压丝线成塑时的温度与压力,精细调节其扭曲光的程度,使之能在多种未来技术所需频率上大显身手。
新材料的神奇特性源于蚕丝本身的化学结构——有序与无序区域交替共生。蚕丝纤维由众多氨基酸长链构成,部分链段氨基酸随机排列,缠绕成无定形的“乱麻”;另一些链段则以重复模式连接,整齐折叠成扭曲的晶片。正是这种交错组合,赋予丝绸柔韧而强韧的特质。
研究显示,当蚕丝纤维被加热到125℃—215℃,并承受1900—9800个大气压时,丝中水分悄然蒸发。缠结的区域彼此融合成单层,而纤维内那精致的晶态褶皱却安然无恙。
最新进展有望减少时尚和纺织业的浪费。而且,新方法无需大量化学溶剂、盐和水,唯一必需的预处理仅是水煮蚕丝,以去除将纤维黏合成线的天然丝胶蛋白。


