蜘蛛丝强度的循环

科学家们发现隐士的微观亚结构在web蜘蛛提供一个蓝图严厉的新材料。

乍一看,这种有毒但胆小的智利隐士蜘蛛(Loxosceles laeta)似乎是高度组织在构建网络。遍历它的巢穴,存款成块的包丝凌乱,纠结的蜘蛛网。看起来更近。领导的工作汉斯·Schniepp威廉和玛丽学院,在弗吉尼亚,我们,合作Fritz Vollrath英国牛津大学已经表明,蜘蛛精心编排的喷丝板缝在成千上万的丝绸micrometre-sized循环。紧张时,循环线程按顺序打开发现隐藏的长度,驱散能源和避免破损。

这种增韧策略取决于材料的形态、Schniepp解释道。隐士蜘蛛的丝线是带状的,允许strand-to-strand接触强度高的循环关节——每个开放之前承受巨大的压力。丝带也灵活,由于它的薄,避免应力集中在纤维的打开。

解体后的蜘蛛的策略,借助数学模型,Schniepp的团队建立自己的灵感是来自ribbon-loop-toughened超材料,在宏观尺度。“我们在画了一些胶带,所以我们只是形成一个循环,并立即看到材料的韧性提高30%,“Schniepp说。他解释说,更多的循环导致更大的收益。团队的模型预测,通过添加足够的循环,某些类型的纤维将成为1000%的困难。通过添加这些循环,你真的改变材料的特性,超越它的属性。

这具有深远的意义。蜘蛛丝,已经五倍重量比钢,毛圈时变得更严格。给另一个例子,Schniepp解释说,本质上既坚固又脆弱的碳纤维将成为pseudo-ductile而不易发生灾难性故障如果毛圈。弗拉基米尔•Tsukruk专家在乔治亚理工学院的生物材料,我们需要更多的灵感从蜘蛛的策略:韧性达到的水平是惊人的,但更重要的是弹力纤维结构的能力在很大程度上不打破它(解体隐藏的长度)。如此极端的拉伸性,可以在制造新的发挥重要作用,轻量级的生物材料为可穿戴设备或保护。”

Schniepp承认这些潜在的应用程序可能会很难实现,由于在形成挑战,操纵和粘结丝带纤维。然而,团队,希望他们的发现新一代的超材料,都有一条共同的主线:致命的丝绸,但鼓舞人心的蜘蛛。