生物启发的混合材料具有开发复杂结构的潜力

您是否曾经想过为什么蜘蛛的网不会像蹦床那样垂在风中或向后飞回去?根据国际科学家小组的一项新研究,这一点的答案在于蜘蛛生产的“混合”材料的物理学。

(信用:牛津大学)

在花园蜘蛛的球网上拉动一条粘链并让其向后弹,这表明链永远不会垂下,但始终保持僵硬 - 即使将其实际长度延伸到多倍。发生这种情况是因为任何摇摆的线都会立即缠绕在周围并覆盖网络捕获螺旋的主要散布纤维的湿胶小滴内。来自牛津大学,英国和法国巴黎的皮埃尔等大学在《 PNAS杂志》中说明了这一情况。

该小组研究了蜘蛛网中这种“液体线”方法的细节,并用它在实验室中形成复合纤维,类似于蜘蛛的捕获丝,像液体一样压缩液体和像固体一样散布。这些独特的见解可能会导致创新的生物启发技术。

油滴中的合成“蜘蛛丝”线圈

覆盖蜘蛛球网的捕获螺旋的成千上万小滴胶水比使丝绸粘稠并捕捉苍蝇的效果要多得多。令人惊讶的是,每个滴水都会在其水状的皮中包装足够的打孔器,以卷成松散的线。而且这种绞车行为可用于始终保持线程的良好效果,因为我们都可以在花园的网中观察和测试。

牛津大学动物学系Fritz Vollrath教授

研究人员目睹和研究的独特特性取决于液滴表面张力和纤维弹性之间的平衡。本质上,该组还能够在塑料细丝上使用油滴在实验室中重建此方法。此外,该合成系统的作用类似于蜘蛛的天然绞盘丝,随着链的伸展和收缩,在油滴中缠绕和在油滴中放松。

大约40年来,蜘蛛丝一直是一种非凡的材料,但它继续使我们惊讶。从蜘蛛的角度来看,虽然网络只是一个高科技陷阱,但其特性却大量提供了材料,工程和医学的世界。亚博网站下载我们的生物启发的混合螺纹几乎可以由任何组件制造。这些新的见解可能导致广泛的应用,例如复杂结构的微加工,可逆的微型运动器或自动张紧的可拉伸系统。

Jean Le Rond d'Alembert博士研究员HervéElettro博士,Pierre et Marie Curie大学

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