蛛絲在科學(xué)界是一種(zhǒng)非凡的材料雨拍,這(zhè)種(zhǒng)家朋蛋白質纖維幾乎比現在人工能(néng)制造的材料都(dōu)更強。蜘蛛用來做你少網的外圍的拽引絲更是個驚人的東西,它的抗拉強度相當于高級合金鋼,但密度卻隻有它的六分之一。而黑鄉且延展性特别好(hǎo),有時(shí)可理關以拉到(dào)原來的五倍。這(zhè)種(zhǒng)強度與延展性的組合使你子得蛛絲極為堅韌,和新型的碳纖維如Kevlar有的一拼。所以如果能(néng)讓蜘蛛絲變得更強大毫無疑問會(huì)是外著重大的科學(xué)成(chéng)就(jiù),這(zhè)就(j明輛iù)是意大利特倫托大學(xué)的Emilian能有o Lepore和他的幾個個紅朋友一起(qǐ)在蜘蛛身上研究的東西。這(zhè)些人放兵已經(jīng)想到(dào)一個辦法:把納米樹西管、石墨烯和蛛絲一起(qǐ)融合形成(chéng)一種(zhǒng)超越現存關林任何材料韌性的新材料。這(zhè)樣(yàng)做出來的材料有秒對幾個特性,它的斷裂強度、楊氏模量和彈性模量比測量過(guò)的任何東西都(dōu)高。銀城該團隊利用的辦法比較簡單,他們用了15隻從意大利農村收集來的幽靈蛛科的蜘蛛,放在實驗室裡(lǐ)控制養殖,他們把這(zhè)些蜘蛛的拽引絲收集件影起(qǐ)來做參考樣(yàng)本。然後(hòu),他們開(kāi)始把石墨烯和納米管融入蛛絲中,辦法簡開間單又巧妙——給蜘蛛噴含有這(zhè)些材料的水。然後(hòu)再把蜘蛛吐的絲收集起(qǐ頻物)來測量其力學(xué)性能(néng)。每又了一縷絲,他們都(dōu)把它固定在兩(liǎng)個C形硬紙闆上,然後(hòu)把月唱它放進(jìn)一個可以測量設備裡相醫(lǐ),它的測量精确度達到(dào)負載為15納米牛(nano-newtons)及位移在0.1毫線又微米。Lepore及他的同伴測量的結果為:“我們測量到(dào)文見,融合之後(hòu)的蛛絲斷裂強度達到(dào)了5.4GPa,楊氏模量高達47.8GPa,彈性模量鐘慢是2.1GPa。這(zhè)是一個纖鐵影維最高的彈性模量,比如今的合成(chéng)高性能(néng)纖維還(hái章術)要強。”這(zhè)一努力給我們提出了一些有趣的問題。首先,蜘蛛是如何把納米管和石墨還民烯吸收進(jìn)蛛絲裡(lǐ)的并不清楚。視刀他們試圖用光譜分析法來證明蛛絲裡(司相lǐ)含有碳材料,但是沒(méi)辦法證明究竟是如何河讀融入的。一種(zhǒng)可能(néng)性是,在蜘蛛成(chéng)絲的時大會(shí)候表面(miàn)被(bèi)塗上了一層碳材料。Lepore他們不這去能(néng)排除這(zhè)種(zhǒng)可能(n和小éng)性,但又覺得這(zhè)不可能(néng)因為如果是這(z北討hè)樣(yàng)的結構不會(huì)又他村森們測量出來的這(zhè)個結果。他們認為,如果隻是在表面(miàn)加上塗層不門鄉會(huì)有明顯的可觀察到(事間dào)的強化效果。Lepore的團隊說(shuō),更有可能(néng間學)是蜘蛛攝入了含有碳材料的水之後(hòu),把長司它們吸收進(jìn)去了,在肚子裡(lǐ)成(chéng)絲時(shí)就(jiù)把它們聽習融入了蛛絲裡(lǐ)面(miàn)。因此,石會爸墨烯和納米管進(jìn)入了每個蛛絲纖維的中部,在那裡(lǐ)它們對(duì微謝)纖維強度的影響最大。他們甚至自己模拟了碳纖維在中間的蛛絲分子結構,并說(shuō)模拟品的力學(xué)性能(n樹門éng)與實驗得出的成(chéng)品符合。不過(guò)蛛絲作為材料的利用在未來還(hái)存在著(個森zhe)挑戰。至今還(hái)沒(méi)人發(fā)現收獲蛛絲的有效辦法,不過(guò)有人做過(guò)嘗試。如果未來外現能(néng)開(kāi)研究出大規模采集蛛絲的手段,并將(資票jiāng)其在工業發(fā)展就(jiù)有可能(néng)廣泛用于組織修複及服裝設能上計。這(zhè)并不是第一次有科研人員試圖修改蛛絲的業區結構,之前曾經(jīng)有各種(zh場機ǒng)團隊把蛛絲放到(dào)适當的蒸汽中在蛛絲裡(lǐ)加入金屬元素,雖然這(zhè)樣(y下人àng)也大大增加了蛛絲的強度和柔韌性,但是效果沒(méi)有Lepore的好(hǎo文資)。Lepore的團隊此次的結果給學(xué)界帶來了非凡的影術她響,蛛絲本身就(jiù)有特殊性能站少(néng),那是經(jīng)過(guò)4億年進(j飛河ìn)化得來的結果,而Lepore在此基礎上又做了這(zh金校è)麼(me)大的改進(jìn)顯然會(huì)給學(xué)者一點啟示。這(zhè)次采用的技術啟示銀件非常簡單,而這(zhè)也表明或許類似的辦法對(duì)其他生物也可行。
他們說(shuō):“這(zhè)種(zhǒng)加強辦法也能(n人視éng)在其他動植物中應用,産生一種理機(zhǒng)新的仿生材料。”
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