蜘蛛丝的强度是钢的五倍——现在,科学家知道了原因

下次你把蜘蛛网扫到一边的时候,你可能会想要沉思它微妙的力量——如果变得像人那么大,完全可能阻挡住一架喷气客机。现在,科学家知道了这些丝线是如此有力量的原因:通过成千上万根更小的线连在一起形成了这种生物的粘乎乎的陷阱。

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为了弄清大多数蜘蛛丝的强度是钢的五倍,科学家们用原子力显微镜分析了蜘蛛用来织造网和产卵的毒棕色隐遁蛛丝。他们在上个月的ACS Macro Letters上报告说,他们发现,每一根比人类头发细1000倍的细线实际上是由数千纳米线组成的,直径只有20万分之一毫米。就像一根小小的电缆一样,每根丝纤维都完全由平行的纳米线组成,他们测量出来的纳米线至少有1微米长。这听起来可能不是很长,但在纳米尺度上,至少是这些纤维宽度的50倍——研究人员相信它们可以伸展得更远。

纳米纤维构成蛛丝的观点以前就有人提出过,但直到现在,还没有证据表明纳米纤维构成了蛛丝的全部组成部分。研究小组的秘密武器是一种独特的棕色隐遁蛛丝,与大多数蜘蛛不同的是,这种蜘蛛丝是一条扁平的丝带,而不是一根圆柱形纤维,这使得在强大的显微镜下观察更容易。

这项新发现建立在研究小组去年的一项发现的基础上,该发现展示了棕色隐遁蜘蛛是如何通过一种特殊的循环技术来强化其主要的丝线的。这只蜘蛛配备了一个类似缝纫机的小吐丝器,将大约20个微环编织进它射出的每毫米蛛丝中,这就加强了它们粘粘的线轴,防止它崩溃。

研究人员称,尽管并不是所有的蜘蛛都使用这种扁平的丝带和环状结构,但他们对棕色隐士丝的研究可能是探索其他物种纤维的一个窗口。这样的研究可以为创造出可用于医学和工程的新材料铺平道路。但合成蜘蛛丝一直是出了名的难制作。与此同时,研究人员希望他们的工作能帮助我们解开自然界中最坚硬的材料之一。

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