蜘蛛絲比人類的頭髮細1000倍,但它的強度是鋼鐵的5倍

2021-02-15 製造原理

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來源:冶金科技


你知道嗎,蛛絲比人類的頭髮細1000倍,但它的強度是鋼鐵的5倍。科學家們一直為其中的原因所困擾,直到近期利用原子力顯微鏡觀察才發現,原來每一根蛛絲都是由上千根更細的納米絲組成的。

下一次清理蜘蛛網的時候,你也許應該想到它有多麼巧妙的力量——如果變得像人那麼大,完全可能阻擋住一架噴氣客機。現在,科學家知道蛛絲如此有力量的原因:小蜘蛛的陷阱是由上千根更細更小的線組成的。

為了探尋蛛絲比鋼鐵強5倍的真相,科學家用原子力顯微鏡分析了棕色隱遁蛛用來在地面上織網並放置蛛卵的蛛絲,發現每一根原本就比人類毛髮細一千倍的蛛絲其實都是由上千根更小的納米級蛛絲組成,僅為二百萬分之一毫米。研究結果於上月發表在ACS旗下期刊《影響因子》上。每一根蛛絲纖維就像電纜一樣,完全由平行的納米級蛛絲組成,據測量有至少1微米長。聽起來可能很少,但是在納米級上該長度至少是蛛絲纖維寬度的五十倍。研究者甚至認為還有伸長的餘地。

納米級纖維構成蛛絲的學說在之前就曾被提起,但直到現在才有了蛛絲是完全由納米級纖維構建的證據。研究團隊的秘密武器就是棕色隱遁蛛的獨特蛛絲。與尋常的圓柱體蛛絲不同,棕色隱遁蛛的絲呈扁平狀,給強大的顯微鏡提供了用武之地。

這項新發現是以該團隊去年的發現為基礎的。發現表明棕色隱遁蛛用紡絲器吐出環形節扣來加固蛛網骨架,每吐出1微米絲線就同步裝配20個超微環形扣。就像捲毛線一樣強化了蛛絲,可以不讓蛛網崩塌。

科學家還說即使不是每個蜘蛛都有扁平的蛛絲和環繞加固技術,這項基於棕色隱遁蛛的發現也許會為其他物種的繩狀纖維研究指路。類似的研究還可為醫藥、工程行業提供新型材料。雖然人造蛛絲的製造仍然極其困難,研究者們還是希望能幫助各位一窺大自然最強材料的究竟。

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