罕見!蜘蛛絲比人類頭髮薄萬倍,可能比鋼鐵卻強5倍

2020-12-02 環球科學貓

作者:文/羅兆春在自然界中,蜘蛛是我們最為常見的一種生物,我們都知道蜘蛛的生活區域主要都是在自己的「絲網」上,「絲網」可以說是它的一切,捕獲食物也考它,而絲網的堅硬程度,可能大家都想不到,蜘蛛絲是大家都知道的最強大的天然材料之一,但是具有多強,根據科學家們證實,蜘蛛的絲綢比鋼鐵強5倍是完全可能的,並且給予了說明。

根據科學研究發現,通過對棕色隱士蜘蛛(Loxosceles reclusa)的「絲網」進行研究發現,在每個原子力顯微鏡下看到的每條蜘蛛絲具有數千納米鏈或納米纖維組成,而並不是我們人類自己肉眼看上去那麼簡單。根據維吉尼亞威廉瑪麗學院的科學家表示,這些薄納米鏈中的每一個都由蛋白質組成,其直徑小於百萬分之一英寸 - 比人類頭髮的寬度薄幾萬倍。

科學團隊通過對「蜘蛛絲」的一年左右的研究,確定出了裡面存在最為堅固的材料,比鋼材強五倍,並且可以承受一定的重量,當然這裡說的不清楚是單個材料的強度還是整體的,我們知道,一般的蜘蛛網,我們人類稍微的動一下,就可以直接的破壞,所以可能科學團隊研究的是其中的一部分材料存在這種現象。

蜘蛛絲在所有合成和生物聚合物纖維中具有獨特的拉伸強度和延展性。因此,人們對了解基於蛋白質的高韌性材料產生了濃厚的興趣,並激發了類似合成材料的設計。已經認識到絲纖維的無與倫比特性與其層次結構密切相關。然而,在沒有明確的實驗證據的情況下,已經提出了天然蠶絲纖維的競爭和不相容的結構模型,其中一些包括各種類型的纖維狀組分。

在這裡,通過對 Loxosceles蜘蛛的蜘蛛絲進行典型拉伸性能已經破壞力來進行測試,並且發現,裡面含有20nm直徑的蛋白質原纖維組成,這是蜘蛛絲的所有關鍵特性之一,主要就是依靠一個納米纖維來實現的,我們已經從天然蜘蛛絲纖維中分離並成像了這樣的納米纖維。納米纖維斷裂力估計為≈120nN。所以這對對絲綢研究和絲綢高性能材料的設計具有廣泛的影響。簡單的來說,蜘蛛絲中的一種材料是具有高性能的,而不是整體的「蜘蛛絲」材料,所以這是科學家們在蜘蛛絲中尋找的一部分罕見「具有韌性」的材料。謝謝大家閱讀!

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