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蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

衣服是指人类或通过人类来完成遮掩身体、载体的用布料(如棉布、丝绸、天鹅绒、化学纤维等)等材质做成的各种样式的遮挡物。衣服在不同的场合有不同的穿着,样式非常的多。
以下是为大家精心整理的"蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?"相关知识及问题的最佳答案:

蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

简单地说,有两大原因导致了使用蛛丝制衣的难度和成本远大于蚕丝:

蛛丝远细于蚕丝。饲养蜘蛛+获取蛛丝的成本远大于饲养蚕+获取蚕丝。

(由于题目中与蛛丝对比的是蚕丝,而人类利用天然蚕丝已有四千余年的历史。因此本回答中也只从天然蛛丝用于制衣的困难和成本出发谈为何是蚕丝而非蛛丝得到了人们的广泛利用,不考虑使用基因工程让其他生物代替蜘蛛来产生蛛丝的现代生物科技办法)

先说蛛丝太细的问题。在历史上,曾经有不少人考虑到“蚕一生只吐丝一次,而蜘蛛却能终生吐丝”进而产生了使用蛛丝制作衣物的念头,例如:

法国18世纪的著名博物学家Reaumur曾经受人委托,研究过使用蛛丝代替蚕丝作为制衣原料的可能性。建国初期,上海国营绢纺厂和苏州第一丝厂也曾研究过使用蛛丝代替蚕丝作为制衣原料的可能性。

而他们的结论也是高度一致的——和蚕丝相比,蛛丝实在是太容易断了,导致用蛛丝制衣难度大,成本高,不划算。

这里可能有人会疑惑了:不是说蛛丝强度超高的吗?怎么还“太容易断”?

的确,在天然生物材料里,蛛丝的强度首屈一指,其抗拉强度是骨骼的三倍(Vollrath,1993)。但如此之高的抗拉强度,也架不住蛛丝同时还拥有举世无双的纤细——即便是蜘蛛在爬行时用来做“保险绳”的拖丝(drag line),其直径通常也小于2微米(Denny, 1976; Brandwood, 1985),仅为蚕丝的1/10左右(桑蚕丝直径13~18微米,柞蚕丝直径在20微米以上),而一些筛器蜘蛛的丝直径甚至只有0.01~0.02微米(Foelix, 1996)。于是,蛛丝在强度上的巨大优势就被蚕丝在横截面(直径上有10倍之差,则横截面积就是100倍的差距)上更大的优势所抵消,带来了容易断裂,加工困难的问题。

(当然,我们也可以把许多根蛛丝拧成一根,或者换用专门为纺织蛛丝而设计的机器来解决蛛丝太细容易断裂的问题,但这样势必进一步增加工艺程序和生产成本)

再说饲养蜘蛛和取丝成本的问题。在这方面蜘蛛的捕食性是最大的阻碍:

(一)捕食性首先意味着蜘蛛的营养级较高,能量转化的比率相应较低,从能量上看就不如吃素的蚕划算。

(二)捕食性限制了饲养蜘蛛时不能像养蚕一样挤做一堆,必须给每只蜘蛛都留出足够的空间(结网和穴居蜘蛛尤其如此)。因此虽然蜘蛛在食物供应充足的前提下可以高密度共存而极少出现自相残杀(极少数演化出社会性的蜘蛛可以容忍更高的密度),但饲养相同数量蜘蛛所需的空间仍然远大于蚕,也就是在“空间成本”上很不划算。

在食物充足的水边蜘蛛也是可以高密度共存的,甚至可以多种蜘蛛共存。图片系答主所摄

(三)捕食性带来的第三个问题是饲养空间设计的困难:如果在开放空间里饲养(这样可以用黑光灯之类的方法把昆虫引诱进来给蜘蛛当饲料),能够自己放自己风筝的蜘蛛说不定什么时候屁股一翘把丝一放就飞走了……如果在封闭空间里饲养,那就需要人定期去投食,又增加了额外的劳动和开支。因此,在饲养管理方面,善于逃跑的蜘蛛也不如只会慢慢蠕动的蚕宝宝省心。

我要起飞喽!图片取自网络

(四)捕食成功的首要前提是捕食者的战斗力强于被捕食者,因此在捕食者刚出生体型最小战斗力最弱的时候,其食物来源非常有限,死亡率很高。所以野外蜘蛛密度最高的地方往往是在河岸、湖边等邻近水面的区域——因为这里的蚊子、蜉蝣等个体小战斗力弱的水生昆虫数量最多,能够最大限度地帮助初孵化的若蛛度过生命中死亡率最高的一个阶段。这样又进一步增加了“蜘蛛养殖场”的选址难度和场地成本。

(五)在之前的回答

通过从蜘蛛尾部强行扯出蛛丝的方式有可能把蜘蛛的身体掏空吗?

中我曾经提到过一只蜘蛛视其种类不同,可以产生3~8种不同的蛛丝。这其中有些丝不适合做衣服(典型如粘性蛛丝,做成衣服的话很容易粘上灰尘不易洗净),有些丝只在特定时候产生(典型如蜘蛛用来包裹卵的丝)。而相对适合做衣服且能随时供应的拖丝,又得靠人把蜘蛛一只只抓起来手动抽取(上面的回答中也说了,手动抽蜘蛛丝抽出来的总是拖丝)……因此,在取丝成本上,蛛丝同样是远不如蚕丝的。

由于以上原因,导致天然蛛丝难以像蚕丝一样规模化生产用于制衣,只能在特殊情形下依靠不计时间和人力的大量投入砸出成本高昂的几件。要大规模低成本获取蛛丝用来做衣服,还得靠基因技术,让其他动物代替蜘蛛来产生蛛丝,才能实现。

(不过蛛丝极纤细的特点也许正适合某些特殊衣物的织造——纤维纤细就意味着容易织出轻、薄、透的衣服,而且也更易断裂。或许将来我们可以考虑一下,用蛛丝制造某类不需要多少布料,要求轻、薄、透且容易撕开的一次性衣物??)


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

简单地说,有两大原因导致了使用蛛丝制衣的难度和成本远大于蚕丝:

蛛丝远细于蚕丝。饲养蜘蛛+获取蛛丝的成本远大于饲养蚕+获取蚕丝。

(由于题目中与蛛丝对比的是蚕丝,而人类利用天然蚕丝已有四千余年的历史。因此本回答中也只从天然蛛丝用于制衣的困难和成本出发谈为何是蚕丝而非蛛丝得到了人们的广泛利用,不考虑使用基因工程让其他生物代替蜘蛛来产生蛛丝的现代生物科技办法)

先说蛛丝太细的问题。在历史上,曾经有不少人考虑到“蚕一生只吐丝一次,而蜘蛛却能终生吐丝”进而产生了使用蛛丝制作衣物的念头,例如:

法国18世纪的著名博物学家Reaumur曾经受人委托,研究过使用蛛丝代替蚕丝作为制衣原料的可能性。建国初期,上海国营绢纺厂和苏州第一丝厂也曾研究过使用蛛丝代替蚕丝作为制衣原料的可能性。

而他们的结论也是高度一致的——和蚕丝相比,蛛丝实在是太容易断了,导致用蛛丝制衣难度大,成本高,不划算。

这里可能有人会疑惑了:不是说蛛丝强度超高的吗?怎么还“太容易断”?

的确,在天然生物材料里,蛛丝的强度首屈一指,其抗拉强度是骨骼的三倍(Vollrath,1993)。但如此之高的抗拉强度,也架不住蛛丝同时还拥有举世无双的纤细——即便是蜘蛛在爬行时用来做“保险绳”的拖丝(drag line),其直径通常也小于2微米(Denny, 1976; Brandwood, 1985),仅为蚕丝的1/10左右(桑蚕丝直径13~18微米,柞蚕丝直径在20微米以上),而一些筛器蜘蛛的丝直径甚至只有0.01~0.02微米(Foelix, 1996)。于是,蛛丝在强度上的巨大优势就被蚕丝在横截面(直径上有10倍之差,则横截面积就是100倍的差距)上更大的优势所抵消,带来了容易断裂,加工困难的问题。

(当然,我们也可以把许多根蛛丝拧成一根,或者换用专门为纺织蛛丝而设计的机器来解决蛛丝太细容易断裂的问题,但这样势必进一步增加工艺程序和生产成本)

再说饲养蜘蛛和取丝成本的问题。在这方面蜘蛛的捕食性是最大的阻碍:

(一)捕食性首先意味着蜘蛛的营养级较高,能量转化的比率相应较低,从能量上看就不如吃素的蚕划算。

(二)捕食性限制了饲养蜘蛛时不能像养蚕一样挤做一堆,必须给每只蜘蛛都留出足够的空间(结网和穴居蜘蛛尤其如此)。因此虽然蜘蛛在食物供应充足的前提下可以高密度共存而极少出现自相残杀(极少数演化出社会性的蜘蛛可以容忍更高的密度),但饲养相同数量蜘蛛所需的空间仍然远大于蚕,也就是在“空间成本”上很不划算。

在食物充足的水边蜘蛛也是可以高密度共存的,甚至可以多种蜘蛛共存。图片系答主所摄

(三)捕食性带来的第三个问题是饲养空间设计的困难:如果在开放空间里饲养(这样可以用黑光灯之类的方法把昆虫引诱进来给蜘蛛当饲料),能够自己放自己风筝的蜘蛛说不定什么时候屁股一翘把丝一放就飞走了……如果在封闭空间里饲养,那就需要人定期去投食,又增加了额外的劳动和开支。因此,在饲养管理方面,善于逃跑的蜘蛛也不如只会慢慢蠕动的蚕宝宝省心。

我要起飞喽!图片取自网络

(四)捕食成功的首要前提是捕食者的战斗力强于被捕食者,因此在捕食者刚出生体型最小战斗力最弱的时候,其食物来源非常有限,死亡率很高。所以野外蜘蛛密度最高的地方往往是在河岸、湖边等邻近水面的区域——因为这里的蚊子、蜉蝣等个体小战斗力弱的水生昆虫数量最多,能够最大限度地帮助初孵化的若蛛度过生命中死亡率最高的一个阶段。这样又进一步增加了“蜘蛛养殖场”的选址难度和场地成本。

(五)在之前的回答

通过从蜘蛛尾部强行扯出蛛丝的方式有可能把蜘蛛的身体掏空吗?

中我曾经提到过一只蜘蛛视其种类不同,可以产生3~8种不同的蛛丝。这其中有些丝不适合做衣服(典型如粘性蛛丝,做成衣服的话很容易粘上灰尘不易洗净),有些丝只在特定时候产生(典型如蜘蛛用来包裹卵的丝)。而相对适合做衣服且能随时供应的拖丝,又得靠人把蜘蛛一只只抓起来手动抽取(上面的回答中也说了,手动抽蜘蛛丝抽出来的总是拖丝)……因此,在取丝成本上,蛛丝同样是远不如蚕丝的。

由于以上原因,导致天然蛛丝难以像蚕丝一样规模化生产用于制衣,只能在特殊情形下依靠不计时间和人力的大量投入砸出成本高昂的几件。要大规模低成本获取蛛丝用来做衣服,还得靠基因技术,让其他动物代替蜘蛛来产生蛛丝,才能实现。

(不过蛛丝极纤细的特点也许正适合某些特殊衣物的织造——纤维纤细就意味着容易织出轻、薄、透的衣服,而且也更易断裂。或许将来我们可以考虑一下,用蛛丝制造某类不需要多少布料,要求轻、薄、透且容易撕开的一次性衣物??)


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝可以做衣服,而且很有特色!

古人对于核心技术到底有没有防备的,真的就是随便赠送给他国吗?

从养蚕开始到制成丝织品,一直是我国核心技术,我国防贼一样防着外国人偷去。

整条产业链中各个环节都很重要,比如养蚕,然后再把蚕丝做成衣服。

世界考古发现中有没有什么重大发现让人觉得不真实?

马王堆有三件宝贝:

第一、是千年不腐败的湿尸。

第二、记载这及其骚操作的痔疮手术的书

第三、就是薄如蝉翼的衣服。

素纱襌衣(“襌”音dān)。就非常薄

纱襌衣色彩鲜艳,纹饰绚丽,其高超的制作技艺代表了西汉初期养蚕、缫丝、织造工艺的最高水平,2002年被国家文物局列入《首批禁止出国(境)展览文物目录》。

我国曾经仿制这种衣服。

一直不成功。

现代的科技当然远超那个时候,最后发现,为什么不成功,原来是蚕的品种发生了变化。

原来的蚕吐丝更细。

就在当时就有人提出用蜘蛛丝替代蚕丝仿制素纱襌衣。

事实上,用蜘蛛丝做衣服早就有。

蜘蛛丝的理化性质与蚕丝相比,具有非常明显的优势。

在力学强度方面,蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤Aramid、Kelve,等强度相接近,但它的韧性明显优于上述几种纤维。

同时蜘蛛丝也有天然的劣势,天然蜘蛛丝,产量非常低,而且蜘蛛,无法像家蚕一样高密度养殖。

因为母蜘蛛很厉害,养蜘蛛的就知道,蜘蛛会吃掉蜘蛛。

养过鸡的也知道,一旦养殖密度大的时候,鸡会啄肛,把别的鸡给弄死。

要从天然蜘蛛中取得蛛丝产量很有限。

随着现代生物工程发展,用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破,不久有可能形成具有一定规模的人工蜘蛛丝纤维生产厂。

在云南,苦聪人有一种特色的衣服叫“蜘蛛衣”,这种蜘蛛衣不是用蜘蛛丝纺纱,而是利用蜘蛛丝自身的粘性将丝粘合起来,类似于非织造布,大概300张蜘蛛丝做一件衣服。

现在这种蜘蛛衣应该没了,太耗费时间了。

1709 年法国法国国王路易十六收到了第一件真正意义上的蜘蛛衣,这也是有记录以来的第一件蜘蛛衣。

不过质量很差。

上面面料的名字就叫Golden Spider aSilk(黄金蜘蛛丝),这种布料其实是用金丝蜘蛛的丝编织而成,根据科学家研究显示,金丝蜘蛛的丝集韧性与弹性为一体,纤维强度约等于防弹衣,因此是机械性能很不错的天然纤维。

  金丝蜘蛛是没有办法人工养殖的,所以数量非常稀少。每年只能靠人工的方式,在马达加斯加的高地完成野生蛛丝的搜集工作。在这个过程当中,一切都是纯手工,没办法借助机器的帮助。在蛛丝生成之后也不能立马采收,要等30分钟才能采收,一直到采集完120万条蜘蛛丝,才能开启后面的织布。

纺织成一条黄金蜘蛛丝披肩,一共花费30万英镑(约262万人民币),在美国自然历史博物馆展出后随即引起争议。

而目前更多是走如何合成蜘蛛丝的道路。

毕竟要便于养殖的蜘蛛是很难搞的。

尤其是要蜘蛛不吃掉蜘蛛这点上。蚕具有天然的优势。

最后加个丝的用途的冷知识。

刘禹锡的《陋室铭》中有一句,无丝竹之乱耳。

其中的丝竹指的是琴瑟箫笛等乐器的总称。

其中的丝就是类似现在吉他,二胡中的弦。

那么丝竹中的丝到底是什么材料做的呢?

答案就是很大一部分就是蚕丝做成的弦。好像是40多跟蚕丝弄成一根弦。

如果把蚕丝换成蜘蛛丝,效果会如何,可以讨论一下。从物化性质来看,效果应该更好。


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝可以做衣服,而且很有特色!

古人对于核心技术到底有没有防备的,真的就是随便赠送给他国吗?

从养蚕开始到制成丝织品,一直是我国核心技术,我国防贼一样防着外国人偷去。

整条产业链中各个环节都很重要,比如养蚕,然后再把蚕丝做成衣服。

世界考古发现中有没有什么重大发现让人觉得不真实?

马王堆有三件宝贝:

第一、是千年不腐败的湿尸。

第二、记载这及其骚操作的痔疮手术的书

第三、就是薄如蝉翼的衣服。

素纱襌衣(“襌”音dān)。就非常薄

纱襌衣色彩鲜艳,纹饰绚丽,其高超的制作技艺代表了西汉初期养蚕、缫丝、织造工艺的最高水平,2002年被国家文物局列入《首批禁止出国(境)展览文物目录》。

我国曾经仿制这种衣服。

一直不成功。

现代的科技当然远超那个时候,最后发现,为什么不成功,原来是蚕的品种发生了变化。

原来的蚕吐丝更细。

就在当时就有人提出用蜘蛛丝替代蚕丝仿制素纱襌衣。

事实上,用蜘蛛丝做衣服早就有。

蜘蛛丝的理化性质与蚕丝相比,具有非常明显的优势。

在力学强度方面,蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤Aramid、Kelve,等强度相接近,但它的韧性明显优于上述几种纤维。

同时蜘蛛丝也有天然的劣势,天然蜘蛛丝,产量非常低,而且蜘蛛,无法像家蚕一样高密度养殖。

因为母蜘蛛很厉害,养蜘蛛的就知道,蜘蛛会吃掉蜘蛛。

养过鸡的也知道,一旦养殖密度大的时候,鸡会啄肛,把别的鸡给弄死。

要从天然蜘蛛中取得蛛丝产量很有限。

随着现代生物工程发展,用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破,不久有可能形成具有一定规模的人工蜘蛛丝纤维生产厂。

在云南,苦聪人有一种特色的衣服叫“蜘蛛衣”,这种蜘蛛衣不是用蜘蛛丝纺纱,而是利用蜘蛛丝自身的粘性将丝粘合起来,类似于非织造布,大概300张蜘蛛丝做一件衣服。

现在这种蜘蛛衣应该没了,太耗费时间了。

1709 年法国法国国王路易十六收到了第一件真正意义上的蜘蛛衣,这也是有记录以来的第一件蜘蛛衣。

不过质量很差。

上面面料的名字就叫Golden Spider aSilk(黄金蜘蛛丝),这种布料其实是用金丝蜘蛛的丝编织而成,根据科学家研究显示,金丝蜘蛛的丝集韧性与弹性为一体,纤维强度约等于防弹衣,因此是机械性能很不错的天然纤维。

  金丝蜘蛛是没有办法人工养殖的,所以数量非常稀少。每年只能靠人工的方式,在马达加斯加的高地完成野生蛛丝的搜集工作。在这个过程当中,一切都是纯手工,没办法借助机器的帮助。在蛛丝生成之后也不能立马采收,要等30分钟才能采收,一直到采集完120万条蜘蛛丝,才能开启后面的织布。

纺织成一条黄金蜘蛛丝披肩,一共花费30万英镑(约262万人民币),在美国自然历史博物馆展出后随即引起争议。

而目前更多是走如何合成蜘蛛丝的道路。

毕竟要便于养殖的蜘蛛是很难搞的。

尤其是要蜘蛛不吃掉蜘蛛这点上。蚕具有天然的优势。

最后加个丝的用途的冷知识。

刘禹锡的《陋室铭》中有一句,无丝竹之乱耳。

其中的丝竹指的是琴瑟箫笛等乐器的总称。

其中的丝就是类似现在吉他,二胡中的弦。

那么丝竹中的丝到底是什么材料做的呢?

答案就是很大一部分就是蚕丝做成的弦。好像是40多跟蚕丝弄成一根弦。

如果把蚕丝换成蜘蛛丝,效果会如何,可以讨论一下。从物化性质来看,效果应该更好。


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

先问是不是,再问为什么。蜘蛛丝可以做衣服。现存的蜘蛛不适合密集养殖(容易同类相食),个体产生的丝线量也少,但你既可以人工制造蛛丝蛋白又可以从野外收集大量蜘蛛、在取丝之后放回去。

法国人 Francois-Xavier Bon de Saint Hilaire 在 1709 年成为有记录的第一个用蜘蛛丝织布的人,他为法国国王路易十六生产了一些蛛丝衣服,根据记载,这些衣服的质量不好。用此人开创的传统方法制造的蛛丝衣服曾于 19 世纪在巴黎世界博览会上展出。

1982 年有了从蜘蛛身上有效且无害地取丝的方法[1],允许从野外收集大量蜘蛛来做衣服。

1995 年有了用大肠杆菌生产蛛丝蛋白的技术[2],1998 年人造蜘蛛丝成功用于纺织[3]。转基因细菌、转基因酵母菌、转基因植物、转基因蚕、转基因山羊[4]都能用于生产人造蜘蛛丝。

Spiber 公司在 2019 年与 The North Face Japan 合作生产了 50 件用人造蜘蛛丝做的滑雪夹克[5],单价低于 12 万日元。

天然蜘蛛丝方面,这是用 Nephila madagascariensis 的金色蜘蛛丝织出的布:

穿在人身上的效果:

为了织这件衣服,七十多个人花了四年时间从马达加斯加的电线杆上陆续收集了一百多万只蜘蛛,十几名工人小心地从每只蜘蛛身上提取约 24.4 到 50 米长的丝线,然后将蜘蛛放归自然。每只蜘蛛被打扰的时间约 20 分钟。


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

先问是不是,再问为什么。蜘蛛丝可以做衣服。现存的蜘蛛不适合密集养殖(容易同类相食),个体产生的丝线量也少,但你既可以人工制造蛛丝蛋白又可以从野外收集大量蜘蛛、在取丝之后放回去。

法国人 Francois-Xavier Bon de Saint Hilaire 在 1709 年成为有记录的第一个用蜘蛛丝织布的人,他为法国国王路易十六生产了一些蛛丝衣服,根据记载,这些衣服的质量不好。用此人开创的传统方法制造的蛛丝衣服曾于 19 世纪在巴黎世界博览会上展出。

1982 年有了从蜘蛛身上有效且无害地取丝的方法[1],允许从野外收集大量蜘蛛来做衣服。

1995 年有了用大肠杆菌生产蛛丝蛋白的技术[2],1998 年人造蜘蛛丝成功用于纺织[3]。转基因细菌、转基因酵母菌、转基因植物、转基因蚕、转基因山羊[4]都能用于生产人造蜘蛛丝。

Spiber 公司在 2019 年与 The North Face Japan 合作生产了 50 件用人造蜘蛛丝做的滑雪夹克[5],单价低于 12 万日元。

天然蜘蛛丝方面,这是用 Nephila madagascariensis 的金色蜘蛛丝织出的布:

穿在人身上的效果:

为了织这件衣服,七十多个人花了四年时间从马达加斯加的电线杆上陆续收集了一百多万只蜘蛛,十几名工人小心地从每只蜘蛛身上提取约 24.4 到 50 米长的丝线,然后将蜘蛛放归自然。每只蜘蛛被打扰的时间约 20 分钟。


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝不止可以做衣服,还能做防弹衣。

但蜘蛛不太好养殖(肉食动物,同类相食,而且特别能吃),丝的产量也低,所以蜘蛛丝衣服暂时比较奢侈。

目前有很多课题组在研究,如何在体外稳定大量的生产蜘蛛丝纤维。大家对蜘蛛丝这么感兴趣肯定不是因为它可以用来做衣服。蜘蛛丝纤维力学强度与碳纤维及高强合纤Aramid、Kevlar等相接近,但它的韧性明显优于上述几种纤维,可以拉伸到正常长度的 40% 而不会断裂。因此在很多领域有潜在用途。

蜘蛛丝人工主要途径有:

通过基因工程,将蜘蛛的基因进行改造,然后在不同的生命体中表达蛛丝蛋白(常见的大肠杆菌,蚕,羊等)。化学法直接合成,一些氨基酸先组成多肽,然后多肽再结合起来形成蛋白质。仿生学,基于聚合物材料以及碳纳米管等得到和蜘蛛丝强度类似的材料。

生活在云南哀牢深山的苦聪人曾用芭蕉叶、棕皮、蜘蛛网等来做过衣服。不过不是用蜘蛛丝纺纱,而是利用蜘蛛丝自身的粘性将丝粘合起来,类似于非织造布。

当然除了这种比较原始的方式,下面是英国艺术家Simon Peers 花了5年时间用蜘蛛丝纺成衣服。大概一共花费了30w英镑。

从蜘蛛上直接取丝,不仅产量低,成本高。还有一个关键的问题蜘蛛可以分泌产生多种不同的蛛丝。每种丝的性能不一样,其中强度最高的是大壶腹腺丝,与高强度钢近似,而有的丝强度很低。有的丝容易黏上灰,用来做衣服,衣服就洗不干净了。所以光是想办法抽丝都麻烦的要命。

基于重组蜘蛛蛋白的人造蜘蛛丝

采用重组蜘蛛蛋白人工模拟天然蜘蛛丝是制备人造蜘蛛丝的有效途径。重组蜘蛛蛋白一般通过基因工程技术制备,包括基因设计、克隆和在不同外源宿主如细菌、酵母、昆虫细胞、植物、和山羊乳腺细胞中的蛋白质表达。这些人造蜘蛛丝纤维是通过各种纺丝技术从重组蜘蛛蛋白溶液中获得的,包括湿纺、干纺和静电纺丝。

但别管怎么说的天花乱坠,现在得到纤维强度远不上天然蜘蛛丝。强度高的,产量不高,工业化根本没戏。蛋白质二级结构以及纺丝时各种参数都会影响最终强度。

多肽的人造纤维

由于蛋白质是由多肽链组成的,因此利用多肽模拟蛋白质的结构是制备人造蜘蛛丝的有效方法。使用两步化学合成方法合成多嵌段多肽以模拟蜘蛛丝的二级结构。在第一步中使用化学酶聚合来合成两种类型的多肽片段。一种是聚丙氨酸,能够形成β-模仿蜘蛛丝结晶区域的薄片;另一种是模仿软无定形区域的聚(甘氨酸-随机-亮氨酸)。第二步是通过使用多磷酸作为缩合剂的后缩聚来连接两个多肽片段。得到的多嵌段多肽形成了一个反平行的β-折叠结晶区和一个无定形区,这模仿了天然蜘蛛丝的结构。这项工作通过模仿蜘蛛丝的二级结构,为人造蜘蛛丝的化学合成提供了一种很有前景的方法。

但合成多肽的分子量低,强度也低,目前只能看看。

高分子材料人造强韧纤维

这一部分和蜘蛛丝纤维关联相对小些,主要是根据纤维结构做一些模拟仿生。用水凝胶、聚氨酯纤维、纤维素、碳纳米管等生成强度类似纤维物质。

虽然科学家无时无刻都在为蜘蛛丝纤维拓展新的场景应用,什么形状记忆、自我修复、什么可穿戴电子、光学传感器、智能控制。但最本质的问题,合适的产量及成本制备高强度的纤维仍然没有被解决。所以前景看起来是光明的,但材料学哪个话题前景看起来不光明。

Li, Jiatian, et al. "Spider Silk‐Inspired Artificial Fibers."Advanced Science9.5 (2022): 2103965.


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝不止可以做衣服,还能做防弹衣。

但蜘蛛不太好养殖(肉食动物,同类相食,而且特别能吃),丝的产量也低,所以蜘蛛丝衣服暂时比较奢侈。

目前有很多课题组在研究,如何在体外稳定大量的生产蜘蛛丝纤维。大家对蜘蛛丝这么感兴趣肯定不是因为它可以用来做衣服。蜘蛛丝纤维力学强度与碳纤维及高强合纤Aramid、Kevlar等相接近,但它的韧性明显优于上述几种纤维,可以拉伸到正常长度的 40% 而不会断裂。因此在很多领域有潜在用途。

蜘蛛丝人工主要途径有:

通过基因工程,将蜘蛛的基因进行改造,然后在不同的生命体中表达蛛丝蛋白(常见的大肠杆菌,蚕,羊等)。化学法直接合成,一些氨基酸先组成多肽,然后多肽再结合起来形成蛋白质。仿生学,基于聚合物材料以及碳纳米管等得到和蜘蛛丝强度类似的材料。

生活在云南哀牢深山的苦聪人曾用芭蕉叶、棕皮、蜘蛛网等来做过衣服。不过不是用蜘蛛丝纺纱,而是利用蜘蛛丝自身的粘性将丝粘合起来,类似于非织造布。

当然除了这种比较原始的方式,下面是英国艺术家Simon Peers 花了5年时间用蜘蛛丝纺成衣服。大概一共花费了30w英镑。

从蜘蛛上直接取丝,不仅产量低,成本高。还有一个关键的问题蜘蛛可以分泌产生多种不同的蛛丝。每种丝的性能不一样,其中强度最高的是大壶腹腺丝,与高强度钢近似,而有的丝强度很低。有的丝容易黏上灰,用来做衣服,衣服就洗不干净了。所以光是想办法抽丝都麻烦的要命。

基于重组蜘蛛蛋白的人造蜘蛛丝

采用重组蜘蛛蛋白人工模拟天然蜘蛛丝是制备人造蜘蛛丝的有效途径。重组蜘蛛蛋白一般通过基因工程技术制备,包括基因设计、克隆和在不同外源宿主如细菌、酵母、昆虫细胞、植物、和山羊乳腺细胞中的蛋白质表达。这些人造蜘蛛丝纤维是通过各种纺丝技术从重组蜘蛛蛋白溶液中获得的,包括湿纺、干纺和静电纺丝。

但别管怎么说的天花乱坠,现在得到纤维强度远不上天然蜘蛛丝。强度高的,产量不高,工业化根本没戏。蛋白质二级结构以及纺丝时各种参数都会影响最终强度。

多肽的人造纤维

由于蛋白质是由多肽链组成的,因此利用多肽模拟蛋白质的结构是制备人造蜘蛛丝的有效方法。使用两步化学合成方法合成多嵌段多肽以模拟蜘蛛丝的二级结构。在第一步中使用化学酶聚合来合成两种类型的多肽片段。一种是聚丙氨酸,能够形成β-模仿蜘蛛丝结晶区域的薄片;另一种是模仿软无定形区域的聚(甘氨酸-随机-亮氨酸)。第二步是通过使用多磷酸作为缩合剂的后缩聚来连接两个多肽片段。得到的多嵌段多肽形成了一个反平行的β-折叠结晶区和一个无定形区,这模仿了天然蜘蛛丝的结构。这项工作通过模仿蜘蛛丝的二级结构,为人造蜘蛛丝的化学合成提供了一种很有前景的方法。

但合成多肽的分子量低,强度也低,目前只能看看。

高分子材料人造强韧纤维

这一部分和蜘蛛丝纤维关联相对小些,主要是根据纤维结构做一些模拟仿生。用水凝胶、聚氨酯纤维、纤维素、碳纳米管等生成强度类似纤维物质。

虽然科学家无时无刻都在为蜘蛛丝纤维拓展新的场景应用,什么形状记忆、自我修复、什么可穿戴电子、光学传感器、智能控制。但最本质的问题,合适的产量及成本制备高强度的纤维仍然没有被解决。所以前景看起来是光明的,但材料学哪个话题前景看起来不光明。

Li, Jiatian, et al. "Spider Silk‐Inspired Artificial Fibers."Advanced Science9.5 (2022): 2103965.


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝可以做衣服!

在2009年的时候由超过一百万只野生蜘蛛丝制成的稀有金色纺织品在纽约市的美国自然历史博物馆展出,大小为11英尺X4英尺,展品如下:

蜘蛛丝制作的金丝展品

要做成上述的展品,让我们看看需要多少蜘蛛和时间精力:

--需要70人花费四年时间从马达加斯加收集将近上百万只金色圆蛛;

金色蜘蛛

--而另外十几名工人从每只蜘蛛身上提取约 80 英尺长的丝线。

为什么蜘蛛丝不做衣服,跟蚕丝有什么区别?

上述例子其实已经看到,蜘蛛丝的一个缺点:

1.难以量产,

因为蜘蛛不像蚕一样可以驯化,蜘蛛是“独行侠”,只有在交配季节才会群居,而且最残忍的是雌性蜘蛛在交配之后会吃掉雄性蜘蛛。

2010在一篇发表在《Ecological Entomology》杂志上的文章中,再一次印证了这一点:那些好斗的雌蜘蛛能够捕获更多的猎物,所以蜘蛛很难大量生产。

文献资料2. 实验室很难有将液态丝瞬间变为固态丝的量产机器。蜘蛛结构

蜘蛛丝最初是一种液体蛋白质,由蜘蛛腹部的一个特殊腺体-丝腺产生,在吐出体外的过程中,蜘蛛使用它们的喷丝头施加物理力来重新排列蛋白质的分子结构并将其变成固体丝。目前,这一特别的技术还无法在蜘蛛以外的体外进行复制,所以也不能大规模生产它。

蜘蛛丝和蚕丝的区别:

--共性:光滑、轻盈、有光泽的纤维,染色精美,并且具有天然的防水性

--蜘蛛丝优势:

坚固且柔韧:它比钢或凯夫拉纤维更坚固,但同时可以拉伸到正常长度的 40% 而不会断裂,可以在零下60℃仍保持良好的弹性,这一点蚕丝做不到。

看来,《蜘蛛侠》的蛛网发射器诚不欺我也!


蚕丝可以做衣服,蜘蛛丝可以吗?两者有何区别?

蜘蛛丝可以做衣服!

在2009年的时候由超过一百万只野生蜘蛛丝制成的稀有金色纺织品在纽约市的美国自然历史博物馆展出,大小为11英尺X4英尺,展品如下:

蜘蛛丝制作的金丝展品

要做成上述的展品,让我们看看需要多少蜘蛛和时间精力:

--需要70人花费四年时间从马达加斯加收集将近上百万只金色圆蛛;

金色蜘蛛

--而另外十几名工人从每只蜘蛛身上提取约 80 英尺长的丝线。

为什么蜘蛛丝不做衣服,跟蚕丝有什么区别?

上述例子其实已经看到,蜘蛛丝的一个缺点:

1.难以量产,

因为蜘蛛不像蚕一样可以驯化,蜘蛛是“独行侠”,只有在交配季节才会群居,而且最残忍的是雌性蜘蛛在交配之后会吃掉雄性蜘蛛。

2010在一篇发表在《Ecological Entomology》杂志上的文章中,再一次印证了这一点:那些好斗的雌蜘蛛能够捕获更多的猎物,所以蜘蛛很难大量生产。

文献资料2. 实验室很难有将液态丝瞬间变为固态丝的量产机器。蜘蛛结构

蜘蛛丝最初是一种液体蛋白质,由蜘蛛腹部的一个特殊腺体-丝腺产生,在吐出体外的过程中,蜘蛛使用它们的喷丝头施加物理力来重新排列蛋白质的分子结构并将其变成固体丝。目前,这一特别的技术还无法在蜘蛛以外的体外进行复制,所以也不能大规模生产它。

蜘蛛丝和蚕丝的区别:

--共性:光滑、轻盈、有光泽的纤维,染色精美,并且具有天然的防水性

--蜘蛛丝优势:

坚固且柔韧:它比钢或凯夫拉纤维更坚固,但同时可以拉伸到正常长度的 40% 而不会断裂,可以在零下60℃仍保持良好的弹性,这一点蚕丝做不到。

看来,《蜘蛛侠》的蛛网发射器诚不欺我也!