新華網倫敦2月1日電(記者黃堃)蜘蛛網是大自然的傑作,其超耐用的奧秘使它登上了最新一期英國學術期刊《自然》的封面。相關研究論文指出,蛛絲本身的性質及蛛網的結構使得整張網經久耐用,這對於工程學有啟發意義。
美國麻省理工學院等機構的研究人員報告說,在對蛛絲進行分子學研究、對真實蛛網開展實驗以及電腦模型分析後,他們發現蛛網的耐用性源自蛛絲本身特性和蛛網的結構。
蛛絲比頭髮絲還細,但強度卻超過同等粗細的鋼鐵,它的特性早就引起科研人員的關注。本次研究進一步發現,蛛絲的蛋白質結構使它在受到外力作用時具有獨特的彈性。在拉伸過程中,它會先如橡皮筋一樣被拉長,然後變得堅硬,在堅硬狀態下最大程度地吸收外部衝擊力,如果外力太大則斷掉。
與蛛絲這種特性相結合的是其常見的蛛網結構,即由一個中心伸出的若干放射狀絲線和圍繞這個中心的螺旋狀絲線構成的網狀結構,保證了蛛網經久耐用。本次研究顯示,在均勻受力的情況下,整張蛛網能抵抗颶風強度的氣流。而在局部受力的情況下,比如某物體重重地撞到某一根蛛絲上,衝撞力在蛛絲和蛛網中的傳遞結果有可能僅導致這根蛛絲斷掉,整張網的其他部分仍然完好,可以繼續發揮作用,蜘蛛可以因此省下許多重新織網的精力。研究人員發現,如果把蛛絲換成別的絲狀物並結網,那麼當一根絲嚴重受力時會扯破一大片網,使得整個網的作用大大下降。
領導本次研究的馬庫斯·比勒說,這種「犧牲」局部,保全整體系統功能的特點值得現代工程學借鑑。目前按常規設計製成的汽車、飛機等產品會在所受外力超出一定限度後整體散架,如果能模擬蜘蛛網的特點,也許可讓這些產品在部分受損時不影響整體功能。