来源：Kate McAlpine，密歇根大学（University of Michigan），Lisa Lock编辑，Robert Egan审校；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 项心洁 编译

热压过程中自扩散机制的示意图。图片来源：Nature Sustainability (2026). DOI: 10.1038/s41893-026-01821-y

    伦敦帝国理工学院、密歇根大学工程学院和塔夫茨大学联合开展的研究表明，蚕丝纤维可熔合制成透明的类塑料材料，这类材料能够使太赫兹频率光波发生旋转。该研究结果有望将回收再利用的蚕丝打造为 6G 网络组件。

    这种新型材料质地轻盈，强度却远超多种金属合金与传统石化塑料。其机械性能可能使其适用于运动装备、货运集装箱和各类包装制品。在弹道测试中，新材料的抗穿刺能力与碳纤维增强聚合物大致相当，而碳纤维增强聚合物常被用于飞机机身和汽车底盘。此外，由于该材料植入小鼠体内后会缓慢降解，未来也有望制作临时性医疗植入物。

    研究人员尤其关注这种材料扭转或偏振太赫兹频率光线的能力。6G 通信频段覆盖至太赫兹频率范围，其数据传输速度可达 5G 网络的数百倍，因此对农村高速互联网尤其有吸引力。

    偏振提供了另一种数据编码方式，可能开辟更多信道；但要实现蚕丝材料中观察到的椭圆偏振效应，通常并不那么简单。该团队通过改变将蚕丝热压制成类塑料材料时的温度和压力，便能够精细调控材料的光波旋转程度。

    密歇根大学欧文・朗缪尔杰出讲席化学工程教授、也是发表于 Nature Sustainability 的本论文的共同通讯作者Nick Kotov 表示：“想要设计出一种具有太赫兹光学活性的材料，使其既能旋转光又几乎透明，是很困难的。这种复合蚕丝材料的独特之处在于，它可适配多项前沿核心技术所需的太赫兹频段。通常，这类生物来源材料会强烈吸收太赫兹光，因此透出的光很少。”

    保留蚕丝中最优良的部分

    这种新材料的优异性能源于蚕丝的化学结构，其中包含交替出现的有序区域和无序区域。蚕丝纤维由许多不同氨基酸组成的长链构成。在链的某些部分，氨基酸的排列是随机的，并形成无定形缠结；在其他部分，氨基酸也会以重复模式连接，链条整齐地折叠成扭曲的晶体片层。晶体特征与杂乱结构的结合，使蚕丝既坚韧又柔韧。

    “对于这样柔韧的材料来说，它的强度高得出人意料，”Chunmei Li 表示。Chunmei Li 是塔夫茨大学生物医学工程研究助理教授，也是该论文的共同通讯作者。“通过对其进行加工，更是可以超越许多其他生物材料的性能范围。”

    当蚕丝纤维被加热至 257°F至419°F，并承受1900至9800个大气压的压力时，水分会从蚕丝中蒸发，缠结区域会融合在一起，形成一整张片材，同时不会破坏纤维内部整齐折叠的结构。

    “蚕丝的非凡性能来自其层级微结构，其中晶体域嵌入复杂的多尺度结构之中，”Emiliano Bilotti 表示。Emiliano Bilotti 是伦敦帝国理工学院多功能与可持续聚合物复合材料副教授，也是该论文的第一作者。“我们希望尽可能多地保留蚕丝纤维的原始结构。”

    相比之下，过去尝试用蚕丝生产类塑料材料的方法包括将蚕丝溶解在化学溶剂中，然后将其干燥成粉末。尽管这类粉末热压成型的材料强度优于传统塑料，但其内部大部分晶态结构都会遭到破坏。

    减少化工污染和纺织废料

    该研究的初衷之一是解决时尚和纺织行业的废料问题。

    “如果你能回收完整的长蚕丝线，就可以再次重新编织使用；但当纤维变得越来越短时，除了将它们溶解成粉末，没有其他办法回收它们，”Bilotti 表示。“我一直认为这并非可持续的解决方案。”

    新方法不需要大量化学溶剂、盐和水；唯一必要的预处理是煮沸蚕丝，以去除一种名为丝胶的天然蛋白，这种蛋白质会将纤维结合成丝线。即使是微小纤维也可以被压制成片材。“这可以是一个非常简单的一步法过程，”Li 表示。

    该团队目前正在探索如何将其制造工艺扩大到更大尺寸和更复杂的形状，并同时开展生命周期评估，以量化该材料的综合可持续性环保效益。研究人员还在研究如何将融合蚕丝材料纳入传感器和其他应用中，并积极寻求产业和商业合作伙伴，以帮助扩大工艺规模并将这些材料推向市场。

    论文信息
    Qichen Zhou et al, Hierarchical materials from fused silk, Nature Sustainability (2026). DOI: 10.1038/s41893-026-01821-y

    期刊信息：Nature Sustainability