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研究揭示蜘蛛如何織網(wǎng)Z結實

更新時間:2012-07-03點擊次數(shù):1389

 

研究人員揭開蜘蛛網(wǎng)經(jīng)久耐用奧秘。圖片來源:Francesco Tomasinelli & Emanuele Biggi


面對撲過來的饑腸轆轆的蜘蛛,被絲網(wǎng)捉住的蒼蠅可沒有工夫欣賞這個工程學的杰作。幸好科學家們有的是時間。一項新的分析表明,錯綜復雜的蛛網(wǎng)設計展現(xiàn)了蛛絲的*性能是如何將這張網(wǎng)絡變成牢固的陷阱的。

并未參與該項研究的美國波士頓大學的生物材料學家Joyce Wong認為:“這項研究非常有創(chuàng)意。”

劍橋市麻省理工學院(MIT)的材料科學家Markus Buehler指出,蛛絲是一種非凡的材料。僅僅一根蛛絲便能夠懸掛下降的蜘蛛。在拉伸后,蛛絲會開始伸長,有時能夠達到原始長度的兩倍,但zui終它會再次變硬。

在這項新的研究中,Buehler和同事發(fā)現(xiàn),使得蛛絲適于構建蜘蛛網(wǎng)的并不僅僅是這些優(yōu)點。蛛絲的非線性應力反應(在低應力時是線性的,在應力增加時會突然變軟,然后在斷裂前又變硬)也是關鍵的。這種行為使得蜘蛛網(wǎng)在受到較小的、分散的負荷(如風所施加的負荷)時能夠保持其形狀。但在強局部變形過程中(如下落的碎片所造成的變形),蛛絲的幾何重排和非線性應力反應會綜合發(fā)揮作用,來限制撞擊點附近區(qū)域所受到的損壞,從而使蜘蛛網(wǎng)仍能發(fā)揮功能。

研究人員在出版的《自然》雜志上報告了這一研究成果。

Buehler表示,這種“犧牲”局部,保全整體系統(tǒng)功能的特點值得現(xiàn)代工程學借鑒。目前按常規(guī)設計制成的汽車、飛機等產品會在所受外力超出一定限度后整體散架,如果能模擬蜘蛛網(wǎng)的特點,也許可讓這些產品在部分受損時不影響整體功能