在所有漫画书中,最经久不衰的形象之一是蜘蛛侠被一根丝线悬挂在摩天大楼之间的画面。
虽然没有制造商目前正在进行这种运输方式,但这肯定是最令人愉快的击球时间交通之一)蜘蛛丝描绘的奇妙和广泛的能力并不是太远。
蜘蛛丝是一种蛋白质纤维,由蜘蛛通过一个独特的腺体产生。蜘蛛丝是一种非凡的生物聚合物,与人类皮肤和骨骼中的胶原蛋白有关;然而,它的结构要复杂得多。
随着进一步的研究表明,蜘蛛丝具有独特的机械强度和弹性,使其成为人类已知的最坚硬的材料之一,人们对蜘蛛丝的兴趣越来越大。亚博网站下载
虽然蛛丝的用途早已为人所知,但最近的突破和创新使人们对蛛丝的弹性特性有了新的认识,并可能导致新一代“仿生”材料的诞生。亚博网站下载
机械性能
蜘蛛丝的机械性能因蜘蛛种类的不同而不同,但大多数蜘蛛都表现出一些令人难以置信的机械性能。
拉丝具有独特的高拉伸强度和延展性,具有优良的力学性能。
一些蜘蛛丝网的延展性使丝绸能够被拉伸至其放松长度的五倍,而不会破坏股线。蜘蛛丝也比蚕丝更具弹性和更防水。
据报道,从数量上看,蜘蛛丝的强度和硬度是相同直径的钢的5倍。
它比人的头发还细,能在零下40°C下保持其强度。此外,蜘蛛丝的密度比棉花或尼龙要小。
亚博网站下载蜘蛛丝的亚博老虎机网登录材料科学应用
世界各地的材料科学家都热衷于将蜘蛛丝用于各种用途,并利用其他方法复制蜘蛛丝来制造新的超强纤维。亚利桑那州立大学(ASU)的化学家团队一直在研究蜘蛛丝的分子结构,以便用它来生产各种各样的新材料,从防弹背心到人造肌腱。亚博网站下载
对许多科学家来说,蛛丝仍然是一个相当大的挑战,因为他们无法准确地查明和利用这种难以捉摸的材料的特性;然而,蜘蛛丝的神秘正在慢慢地被揭开。
慕尼黑工业大学和拜罗伊特大学的研究人员发现了蜘蛛是如何构造弹性纤维的。有了这些新信息,他们希望建造一种人造纺丝装置,模仿蜘蛛的丝腺。
研究人员相信,有了这种装置,他们可以创造出在广泛领域有无数应用前景的新材料。亚博网站下载蜘蛛丝缝合线和药物输送系统将是一种肯定的可能性。
人造丝材料也可以用来为膝盖或肩膀受伤的人形成耐用的人造韧带。
蜘蛛丝的进一步用途包括衣服,甚至乐器。
描述蜘蛛丝
科学家指出,蜘蛛丝纤维由两种结构组成,即柔软的无定形成分和坚固的结晶成分。
柔软的非晶亚基提供了丝的弹性,也有助于应力的分布。
为了使蚕丝获得最大的韧性,需要一定数量的结晶亚基。它还取决于亚基在纤维中的分布方式。
从蜘蛛身上收获蛛丝
牛津大学弗里茨·沃拉斯(Fritz Vollrath)的丝绸研究小组经过15年的研究,发明了一种直接从蜘蛛身上提取丝的技术。
研究人员选择了络新妇鸡蛋果用来做实验的蜘蛛种类。蜘蛛被二氧化碳气体镇定剂固定住了。然后把丝从吐丝器中抽出来。丝型主要为壶腹丝,蜘蛛用壶腹丝构成其网的主要结构,还有小壶腹丝,蜘蛛用壶腹丝构成其网的主要螺旋。
将丝线拉起来,涂上胶水,然后启动一个电机,开始将丝线旋转到线轴上。利用这种方法,研究人员每次都能收获30到80米的蚕丝。
然后,蜘蛛被放回它的网中进食,直到第二天的缫丝尝试开始。
蜘蛛丝绸收获
人造丝绸
硅酸盐基本上是通过重复由特定侧链包围的氨基酸序列形成的大蛋白质,有助于确定蛋白质的化学行为。
创造天然蜘蛛纤维特性的关键因素是在合成丝中制造正确的侧链。
许多科学家都尝试了蜘蛛丝的人工制造。在犹他州科学技术和研究倡议(USTAR)教授的指导下工作的研究人员,Randy Lewis教授,试验到转基因山羊,转基因苜蓿,转基因丝虫和大肠杆菌细菌,以亚博老虎机网登录产生蜘蛛丝蛋白创造蜘蛛丝绸。
同样,塔夫茨大学的科学家Omenetto表示,丝绸可以从转基因植物中收获,就像棉花一样。其他一些研究人员已经创造出了转基因细菌和真菌,他们相信这些细菌和真菌将有助于提高蚕丝产量。
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