眾所周知，蜘蛛絲是個好寶貝，具有超高比強度和韌性，已經有很多實際的應用（看過蜘蛛俠的都懂）。但其實蜘蛛網的結構也有十分優異的性能，如減振性。近日，歐洲的一群科學家們研制出了一種仿生蛛網的聲波超材料，甚至能幫助建筑和橋梁抗地震！

    科學家嘗試了多種型號的蜘蛛網聲波超材料后，終于找到了一種能夠更高效地抑制低頻聲波、調諧不同頻率的聲波材料。

    眾所周知，蜘蛛絲不僅特別輕，而且比強度還非常高，在特定條件下甚至超過鋼的強度。因此，科學家們已經根據蜘蛛絲的優異性能研制出不同功能的仿生材料，如持久耐用的輕質服裝、防彈背心、降落傘等等。但目前為止，蜘蛛網的聲波性能還沒有被完全開發出來。近日，意大利、法國和英國的科學家們設計出了一種聲波超材料，具有一定周期性的結構，其靈感來源于一種叫做金絲圓蛛或人面蜘蛛的復雜蛛網結構。

    該研究的合作者之一，意大利都靈大學的物理學家Federico Bosia說：“近年來，在超材料領域，人們一直在尋找對聲波衰減和調控最有效的結構。我們發現，蜘蛛網是由具有不同彈性的放射絲和捕絲組成的結構，盡管它非常的輕盈，但是卻能夠有效地消減吸收各種頻率的震動。”

    嘗試了多種型號的蜘蛛網聲波超材料后，科學家終于找到了一種能夠更高效地抑制低頻聲波、調諧不同頻率的聲波材料。通過與蜘蛛絲的超高強度和各向異性相結合，這種蛛絲仿生超材料展示出可調節的聲學性能，有望在振動領域發揮新的作用，比如在地震中加固橋梁和建筑、降噪、亞波圖像技術和聲音隱身斗篷等等。

    蛛絲在聲學性能上的優勢，一定程度上是因為網中心的那些環，這些環能在特定頻率共振?；谶@種天然結構，科學家設計了一種聲波超材料，它由若干具有共振環的方形單元組成，并由韌帶結構連接環中心和四周。這種設計能夠組裝到各種人造結構中發揮作用。

    Bosia表示：“我們可將周期性的類蛛網單元組裝到主纜和吊纜線結構中，設計出減震懸索橋（甚至能抗地震）或其他拉伸結構。如果規模小一點，類似的結構還可以用來降噪，如公路或鐵路兩旁的聲音隔離裝置。”

    這種超材料可控性非常高，因為它的幾何結構有五個自由度（比傳統的聲波材料要多），每個都能被單獨調控，這樣就能設計出響應不同頻率的材料。這種材料能夠抑制的頻率范圍稱為禁帶，而這種蛛絲仿生超材料有非常寬的禁帶，可調性非常好。未來，科學家會進一步研究蛛網的減振性能以及如何讓它發揮更大的實用價值。

    Bosia還說：“我們其實還希望研究一個單獨的蛛網結構的振動性能，而非現在我們所用的這種大規模的周期結構，這樣能幫助我們更好的理解這種結構是否能夠根據振動的衰減和在不同區域的集中效應幫助蜘蛛實現某種特殊功能?？傊?，我們想發現一些其他的仿生設計靈感，可能基于它的梯度結構來設計對不同頻率范圍的衰減功能。我們也希望將這些概念應用到更大的尺度上，比如抗地震的裝置。”