科学家解释为什么细细的蛛丝比钢还要强5倍

在你用手撇开蜘蛛网时,你可能想要想象下它的力量,如果是人的模型进行衡量,那根蛛丝的强度足以拉动喷气式飞机。现在,科学家们知道这些丝质股线是如何拥有如此强大的力量——通过成千上万甚至更小的股线粘在一起,然后形成这个生物性质的粘性陷阱。

为了弄清楚蜘蛛丝的强度是钢的5倍的原因,科学家们用原子力显微镜分析了有毒的棕色隐士蜘蛛,其用来制造地面陷阱的蛛丝。经过研究发现,每条蛛丝比人类头发细倍,其实际上是由数千个纳米链组成,直径只有千分之二十毫米,就像一根细小的电缆一样,每根丝纤维完全由平行的纳米链组成,它们的长度至少为1微米。这可能听起来不是很长,但在纳米尺度上,它至少是这些纤维宽度的50倍-研究人员认为它们可以进一步伸展。

之前曾提出过纳米纤维构成蜘蛛丝的想法,但直到现在,还没有证据表明纳米链包含了丝纤维的整个构成。该团队的秘密武器是棕色隐士蜘蛛的独特蛛丝,与大多数蜘蛛不同,它是扁平的蛛丝而不是圆柱形蛛丝,因此更容易在强大的显微镜镜头下检查。

这一新发现建立在该团队去年的一项发现基础之上,该发现证明了棕色隐士蜘蛛如何通过特殊的循环技术加强其主要丝线(上图)。蜘蛛配有一个像缝纫机一样的小型喷丝板,每隔一毫米,就会喷出大约20微圈,这会加强它们的粘性卷轴并防止其坍塌。

研究人员表示,即使所有蜘蛛都没有扁平的缎带和环状技术,他们对棕色隐士丝的研究可能是探索其他物种的纤维状纤维的窗口。这些研究可以为创造可用于医学和工程的新材料铺平道路。但合成蜘蛛丝一直很难创造出来。与此同时,研究人员希望他们的工作将帮助我们揭开自然界最艰难的材料之一。




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