蜘蛛如何织网最结实

  
  

面对扑过来的饥肠辘辘的蜘蛛,被丝网捉住的苍蝇可没有工夫欣赏这个工程学的杰作。幸好科学家们有的是时间。一项新的分析表明,错综复杂的蛛网设计展现了蛛丝的独特性能是如何将这张网络变成牢固的陷阱的。
    并未参与该项研究的美国波士顿大学的生物材料学家Joyce Wong认为:“这项研究非常有创意。”
    剑桥市麻省理工学院(MIT)的材料科学家Markus Buehler指出,蛛丝是一种非凡的材料。仅仅一根蛛丝便能够悬挂下降的蜘蛛。在拉伸后,蛛丝会开始伸长,有时能够达到原始长度的两倍,但最终它会再次变硬。
   在这项新的研究中,Buehler和同事发现,使得蛛丝适于构建蜘蛛网的并不仅仅是这些优点。蛛丝的非线性应力反应(在低应力时是线性的,在应力增加时会突然变软,然后在断裂前又变硬)也是关键的。这种行为使得蜘蛛网在受到较小的、分散的负荷(如风所施加的负荷)时能够保持其形状。但在强局部变形过程中(如下落的碎片所造成的变形),蛛丝的几何重排和非线性应力反应会综合发挥作用,来限制撞击点附近区域所受到的损坏,从而使蜘蛛网仍能发挥功能。
    研究人员在2012年2月出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。
   Buehler表示,这种“牺牲”局部,保全整体系统功能的特点值得现代工程学借鉴。目前按常规设计制成的汽车、飞机等产品会在所受外力超出一定限度后整体散架,如果能模拟蜘蛛网的特点,也许可让这些产品在部分受损时不影响整体功能。(来源:中国科学报)

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