天然功能材料可以通过简单组分的智能组合来形成，蜘蛛丝和纤维素就是两个很好的例子。蜘蛛丝之所以具有一定的强度和韧性，是因为它是高度可延展的，而纤维素具有同蜘蛛丝一样的优异性能则是由其结晶的晶体结构所决定的。瑞典KTH皇家理工学院的一组研究人员现已将两种材料结合起来，并制造出了一种新型的细丝和薄膜，这种细丝和薄膜的力学性能非常优异，具有约55GPa的刚度、1015MPa的断裂强度和55MJ / m3的韧度。通过在加工过程中向这些材料里加入少量的丝熔和蛋白，它们同样也可以成为拥有先进生物功能的材料。

制备纤维素纳米纤维（90％）和丝（10％）复合的各向同性薄膜

团队负责人Daniel S?derberg说：“不幸的是，一方面蜘蛛丝蛋白并不能依靠从蜘蛛中大量获得，另一方面重组生产的过程仍然相当昂贵。因此，我们结合了少量功能化的蜘蛛丝蛋白与地球上最丰富的结构成分——纤维素纳米纤维（CNF），来制造出各向同性和各向异性的分层结构。”

研究证明，目前该团队所生产出的复合材料具有优异的机械性能，例如包括约55GPa的刚度，约1015MPa的断裂强度和55MJ / m 3的韧性。纤维素纳米纤维（CNF）本身是不具有生物功能的，但通过在纤维素纳米纤维中加入少量的丝融合蛋白便可以使材料拥有某些优异的生物功能。研究人员说，利用这种生物基材料可以设计出一种新颖、便宜和轻便的结构，并使其在具有良好机械性能的同时还拥有一定的生物特性。

一个良好的控制过程–至关重要

S?derberg及其同事通过向纳米纤维素分散体中加入少量的重组蜘蛛丝蛋白，制备出了它们的复合材料。 一个概念是通过铸造从分散体（给出各向同性结构 – 即在片材的平面）中形成片材。但是通过使用流动聚焦技术将分散体加工成细丝/纤维，再利用流体动力学，他们在微观尺寸和纳米尺度上制备出了具有高度对准的内部结构的材料。

原子力显微镜图像的胶片表面

S?derberg解释说：“我们一方面成功地保留了纳米纤维的机械性能，例如优异的强度和刚度，另一方面我们还成功保留了重组丝蛋白的生物学性质。我们的一系列工作表明，要想达到这些目的，并不能通过简单地混合组件来实现，它还需要一个良好控制的过程才能够获得成功。”

材料是生物相容性的

鉴于人体对纤维素的反应是惰性的，因此该复合材料可以被用作生物材料，他告诉nanotechweb.org说：“蜘蛛丝蛋白具有可以提供诸如促进细胞生长的功能，并且对此我们可以做一个非常有趣的尝试，即我们试图使用制备出的长丝来作为韧带构件的材料。”

该科研小组在ACS Nano杂志中作了一个详细的工作报告，并表示该团队目前正在扩大其制造流程，并正为他们制备出的这种复合材料寻找现实中的实际应用。