人造蜘蛛絲在家具中的應(yīng)用

唐婕 陳寧馨 李克忠

【摘?要】基于時(shí)代不斷發(fā)展的背景下，環(huán)保觀念日益得到重視，消費(fèi)者也更加關(guān)注家具的原材料是否真正環(huán)保。人造蜘蛛絲作為一種高強(qiáng)度的人造材料，具有韌性較強(qiáng)，彈性較好、舒適性高等獨(dú)特之處，其抗拉強(qiáng)度與鋼鐵相匹敵，還能夠生物降解，是一款名副其實(shí)的環(huán)保材料。本文就實(shí)木家具、軟體家具等方面探討了人造蜘蛛絲材料應(yīng)用，并對(duì)其目前弊端與未來發(fā)展進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】人造蜘蛛絲材料;實(shí)木家具;軟體家具;應(yīng)用

1.人造蜘蛛絲材料概述：

人造蜘蛛絲是由基因工程技術(shù)得到的，為了得到指定的蛛絲蛋白，研究工作者將大腸桿菌溶解于液體介質(zhì)中，然后用特別的方法制成蛛絲蛋白[1]。具有彈性較大、舒適性好、透氣性強(qiáng)、不易拉扯折斷等獨(dú)特之處。這項(xiàng)基因工程的實(shí)質(zhì)是通過改良蜘蛛的遺傳基因從而得到品質(zhì)極佳的纖維材料。轉(zhuǎn)基因生物是在生態(tài)自然條件下生長(zhǎng)，它們的生產(chǎn)過程完全沒有融入化學(xué)元素，所以生態(tài)環(huán)境不會(huì)被污染，是一種“綠色環(huán)?！钡男滦完P(guān)鍵技術(shù)。非常切合當(dāng)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，對(duì)生態(tài)和環(huán)境都十分有利[2]。蜘蛛所制造出來的絲中具有極強(qiáng)的韌性和剛性，普通鋼材的五倍之和正是一根蜘蛛絲的抗拉強(qiáng)度。其材料的彈性也會(huì)比人造纖維要強(qiáng)。比如，蜘蛛絲大概可拉伸至原來長(zhǎng)度的十倍，而尼龍大概拉升到到原來長(zhǎng)度的20%就會(huì)折斷。其優(yōu)勢(shì)還在于尼龍是從石油中提取出來，具有不可再生性，使用之后只可回收不可生物降解。而人造蜘蛛絲的主要構(gòu)造材料都是蛋白質(zhì)，它們比石油為原材料所制造出來的產(chǎn)品更有持續(xù)性，這些纖維的中的成分都是可持續(xù)可再生的。還可以降低工業(yè)產(chǎn)品的制造成本，符合現(xiàn)代的科學(xué)發(fā)展觀，對(duì)環(huán)境起到了保護(hù)作用?？蓱?yīng)用于家具、服裝、紡織、軍事、等眾多行業(yè)。

目前我國(guó)石油資源日趨匱乏，品質(zhì)下降，人造蜘蛛絲材料發(fā)展與應(yīng)用為減少石油資源消耗，緩解我國(guó)資源，能源的消耗提供了一條有效的途徑。緩解我國(guó)家具、紡織、鞋類等行業(yè)中原材料短缺、生產(chǎn)制造污染等問題提供了較大的可能性。有利于國(guó)家資源能源的節(jié)約，無論是對(duì)環(huán)境還是社會(huì)都具有極佳現(xiàn)實(shí)效益。

2.人造蜘蛛絲材料在家具中的應(yīng)用

在生活中，人們使用最多的物品便是家具，所以家具有著極其重要的地位，能夠維持人類的正常生活?；谌嗽熘┲虢z材料優(yōu)異性，基于人造蜘蛛絲有著優(yōu)異的性能，所以在家具中有著巨大的發(fā)展空間。在軟體家具和實(shí)木家具中都可以應(yīng)用人造蜘蛛絲。為達(dá)到適用于家具材料的性能要求，人造蜘蛛絲材料研究過程中主要關(guān)注的問題在于其表面性能、耐磨性、舒適度等多方面性能的改善。家具作為人們生活中使用最多的物件之一，因而還要求人造蜘蛛絲材料具備環(huán)保性能，無毒無害。許多研究人員利用動(dòng)植物發(fā)酵的方法來獲取蛛絲蛋白，其獲取過程是不需要化學(xué)加工。最后使用中的細(xì)絲線，就是將蛋白質(zhì)從微孔中擠出而獲得的。其成型過程也是無毒綠色產(chǎn)品。最終使用丟棄可以做到100%生物降解。從家具的全部生命周期進(jìn)行解讀，在概念形成階段、原料的生產(chǎn)制造階段、使用過程階段乃至最后的廢棄回收階段都是綠色無污染。滿足了人們?cè)诃h(huán)保層面的需求。

人造蜘蛛絲可利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓普通蠶突出熒光絲，在色彩，質(zhì)地，觸感等各方面滿足了用戶個(gè)性化的需求，可定制生產(chǎn)，從而拓展了這種材料在家具中的應(yīng)用范圍，從而獲得更多的市場(chǎng)價(jià)值。

2.1在軟體家具中的應(yīng)用

把織物、海綿當(dāng)做最主要填充物的柔軟形家具便是軟體家具。比如沙發(fā)、床等家具[3]。目前軟體家具的覆面材料可以分成皮類，布類，皮布結(jié)合三種。布藝材料的缺點(diǎn)是不易清潔，易積灰，難以更換材料。皮類家具的缺點(diǎn)是容易褪色，不能進(jìn)行暴曬，還有使用長(zhǎng)時(shí)間后易出現(xiàn)開裂等問題。人造蜘蛛絲材料，是一種耐磨、輕便、抗皺和不含石油，以蛋白質(zhì)為原料的環(huán)保型材料，具有眾多的優(yōu)勢(shì)。人造蜘蛛絲的加工工程是用蜘蛛的基因來改造酵母菌，用蔗糖、水、鹽等原材料來培養(yǎng)，從而取得所需的蛋白質(zhì)，其加工過程十分綠色環(huán)保，最后利用相關(guān)工藝來取得纖維材料。得到的材料強(qiáng)度、柔韌性、舒適度、防水性、松軟度、耐磨度都非常優(yōu)異。最終使用丟棄可以做到100%可被降解。使用人造蜘蛛絲材料作為軟裝覆面材料，不僅可以提高沙發(fā)柔軟度，透氣程度，令使用者更加舒適，還可以提高耐磨程度，使沙發(fā)易于保養(yǎng)和維修。

2.2在實(shí)木家具中的應(yīng)用

人造蜘蛛絲材料在家具中的發(fā)展已是大勢(shì)所趨，而在實(shí)木家具中的應(yīng)用還急需突破。用實(shí)木為主要的基材制作建造而成的家具便是實(shí)木家具[4]。實(shí)木家具最大的不足之處在于容易開裂和變形。無論是使用過程中的維護(hù)還是破損之后的修復(fù)難度都十分巨大。因?yàn)閷?shí)木這種材料具有熱脹冷縮的物理特性，所以無論是放置在過于干燥和過于濕潤(rùn)的地區(qū)都不合適。

最新研究，芬蘭的科研工作者發(fā)明制造了一種新型的環(huán)保材料，是利用木質(zhì)纖維和蜘蛛絲成分組合而成，具有十分優(yōu)異的性能，比如強(qiáng)度、韌性、彈性、剛度都極好[5]。蜘蛛絲可以做到100%生物降解，而木質(zhì)纖維也可以生物降解，其材料十分環(huán)保。這種新型材料可以與實(shí)木、金屬相結(jié)合，創(chuàng)造出更新穎的實(shí)木家具產(chǎn)品。這種材料具有普通實(shí)木不具備的高柔韌性等特點(diǎn)，因此，可以用來制造各種異型家具和復(fù)雜的產(chǎn)品零部件，例如線性家具（圖1）。

基于這種材料的特性，設(shè)計(jì)師可以天馬行空肆意想象，家具展覽會(huì)上也會(huì)擁有更多生動(dòng)的家具產(chǎn)品。為了獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益，還可以根據(jù)購買者的要求實(shí)現(xiàn)特殊化定制。這種新型的生物基材是木質(zhì)纖維與蜘蛛絲的結(jié)合，其原材料是綠色環(huán)保產(chǎn)品。所以也可用來生產(chǎn)各種形狀的兒童家具（圖2）。

2.3其他領(lǐng)域的應(yīng)用

目前人造蜘蛛絲已經(jīng)在服裝產(chǎn)業(yè)中被應(yīng)用。常見的服裝材料多以棉布、麻布、絲綢、呢絨為主，服裝作為人們生活的必需品，會(huì)被經(jīng)常使用更換。這些傳統(tǒng)的材料大多抗皺性差，舒適度不夠，丟棄后又難以降解。而人造蜘蛛絲這種新型的環(huán)保材料，它的原材料以蛋白質(zhì)為主。使用在服裝中具有抗皺性強(qiáng)，彈性較好，透氣性強(qiáng)，耐磨損等特點(diǎn)，并且丟棄后也能顧做到100%生物降解。

基于人造蜘蛛絲具有超高的強(qiáng)度和超輕的質(zhì)量，所以人造蜘蛛絲有望用在軍事中來制造頭盔和防彈衣，不僅可以發(fā)揮保護(hù)作用還可以提升作戰(zhàn)速度[6]。據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲還能使普通的電子顯微鏡分辨率提高原倍數(shù)的2倍以上，未來有望發(fā)現(xiàn)更多未知的生物。

3.結(jié)語

從新時(shí)代的資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，人造蜘蛛絲這種新型的環(huán)保材料的將會(huì)引領(lǐng)時(shí)尚成為整個(gè)家具行業(yè)的主流。人造蜘蛛絲材料具有彈性較好，透氣性強(qiáng)，耐磨損的特點(diǎn)。滿足軟體家具和實(shí)木家具的各種使用需求，未來有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料應(yīng)用在家具中。但人造蜘蛛絲的批量生產(chǎn)還存在許多不足之處，比如無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)，未來的發(fā)展還有很大的空間，任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1].芬蘭：木質(zhì)纖維和蛛絲合成材料可替代塑料[J].塑料工業(yè)，2019，47（11）：40.

[2].軟體家具的過去，現(xiàn)在與未來[J].環(huán)球聚氨酯，2016（05）：60-71.

[3].巴西利用基因工程制成人造蜘蛛絲[J].生物學(xué)教學(xué)，2015，40（02）：75.

[4]袁小紅.蜘蛛絲的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].北京紡織，2005（05）：30-32.

[5]薛濤，孟家光.轉(zhuǎn)基因技術(shù)與人造蜘蛛絲[J].四川紡織科技，2004（01）：33-35.

[6]胡景初.實(shí)木家具可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略探討[J].林產(chǎn)工業(yè)，2003（05）：9-13.

作者簡(jiǎn)介：

唐婕（1997.3.9），女，漢族，湖南懷化人，中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，19級(jí)在讀研究生，碩士學(xué)位，專業(yè)：工業(yè)設(shè)計(jì)工程，研究方向：家居飾品設(shè)計(jì)與制造。