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致命蜘蛛獨特的織網技術啟發新型高強度材料發展

2017-05-05 13:57:26 作者：本網整理來源：網絡分享至：

    一個英美合作的新出版物發現，棕色遁蛛使用獨特的微循環技術，使他們的織的網比任何其他蜘蛛都要強。

    作為世界上最可怕且有毒的蜘蛛之一，美國棕色遁蛛長期以它的標志性壞死毒液，以及它的異常高強度的絲聞名于世。現在，新的研究提供了蜘蛛如何使它的絲異常強韌的一個解釋。

    研究人員提出，如果應用于合成材料，該技術可以激發科學發展，并改進太空旅行中使用的沖擊吸收結構。

    這項研究由牛津大學動物學系的科學家和弗吉尼亞威廉瑪麗學院應用科學系的一個團隊合作，現發表在“Material Horizons”雜志上。他們對棕色遁蛛的旋轉行為的監視顯示了蜘蛛如何以及在什么程度上加強了它所制造的絲。

    通過觀察蜘蛛，團隊發現，不像其他蜘蛛生產圓形絲帶，棕色遁蛛的絲薄而扁。這種結構差異是絲線強度的關鍵，提供了防止過早斷裂和承受紡絲過程中產生的結節所需的靈活性，使得每股絲線具有更高的強度。

    威廉瑪麗學院的Hannes Schniepp教授解釋說：“可增加強度的環的理論已經被證實，但是向合成纖維添加環似乎會導致纖維過早失效。觀察的棕色遁蛛提供了突破性的解決方案；其不像所有的蜘蛛，不是圓形的，而是一種薄的納米尺度扁平帶，帶狀形狀增加了防止過早失效所需的靈活性，使得所有微環可以為股線提供更高的強度。

    通過使用計算機模擬將該技術應用于合成纖維，團隊能夠測試并證明添加甚至單個環可以顯著增強材料的強度。

    William＆Mary的博士生Sean Koebley補充道：”我們能夠證明，添加一個環可以顯著提高簡單合成膠帶的韌性。我們受棕色遁蛛啟發的觀察為纖維技術開辟了新的領域。

    牛津大學動物學系Fritz Vollrath教授表示：“計算機模擬表明，具有許多環的纖維比沒有環的纖維強度更高。例如，碳絲可以是環狀的，以使它們更韌，并因此允許它們用于新穎的沖擊吸收結構中。一個示例是漂浮在外太空的碳絲的蜘蛛狀網，捕獲危及宇航員生命和衛星完整性的漂移的太空碎片。