【蜘蛛網加強當地的犧牲】

明道

【蜘蛛網加強當地的犧牲】

 

 

一個的蜘蛛clavipes蜘蛛其網站

令人難以置信的魯棒性的蜘蛛網，讓他們渡過最激烈的風暴，是一個功能，定位損傷小部分的網絡的絲綢。

這是一組研究人員發現，總部設在美國和意大利，認為此屬性的蜘蛛絲甚至可以幫助土木工程師設計出更堅固的結構。

由生物學家和物理學家早就注意到蜘蛛絲的應變能力。

事實上，早期的物理學家的分析表明，蜘蛛絲 - 由於其結合強度和極端的延展性 - 有一個較大的拉伸強度甚至超過高鋼級。

但這些研究並沒有解釋如何蜘蛛網可保持相對完好後受到極端負荷，如颶風，風力強度。

這個問題的答案現在可能就在眼前，由一個團隊在麻省理工學院（MIT）和都靈理工大學。

研究人員的帶領麻省理工學院的馬庫斯比埃勒，模擬與實驗結合的大型完整的蜘蛛網與蜘蛛絲的納米級性能。

重點失敗

蜘蛛絲是由鹼性蛋白質，包括一些形成薄，平面晶體稱為測試表。

當應力施加到彼此交叉，直到鏈蜘蛛絲，這些片滑動，最終，絲綢破裂。

為了檢驗這一過程中結構失效，比埃勒和他的同事們已經開發出一種原子尺度模擬的絲由蜘蛛clavipes -一個金球蜘蛛本地物種較溫暖的地區，美洲。

結果，然後進行了實驗驗證。

 

 

蜘蛛絲結構

研究人員發現，蜘蛛絲時施加的負載進行，以非線性方式的蠶絲的剛度變化。

在光講，絲綢的回應相當一致的方式通過軟化和蔓延在整個網絡的負載。

但是，因為這樣的應力增加，材料變得更嚴厲的附近所施加的負荷，但網絡中的其他地方保持柔軟。

最終達到當故障點 - 在約1400 MPa和67％的應變 - 僵硬絲破裂，但只有在施加載荷的區域中的應力。

在這種方式中，捲筒紙被有效地犧牲只有一小部分，然後可以由蜘蛛修理。

當我們開始測試我們通過模擬網，我們注意到-無論我們如何彈撥和拉-網絡只會失敗，而我們採用的負載，這是很意外的和令人興奮的，布勒告訴physicsworld.com。

來確認，這是真正的網的行為，我們發現了一些網在自然的環境中，然後拔毛，以同樣的方式拉。

他們失敗了，就像我們的模型預測。

蜘蛛的設計靈感

蜘蛛絲犧牲小部分的方式，與許多其他生物材料，包括骨骼，傳播施加的應力大致對比。雖然它往往是有益的骨分散負載，不足之處是，在休息之前，持續沿大部位骨骼的結構損傷。

布勒認為，蜘蛛絲的另類定位的損害作出調整，土木工程師，以提高一定的建築設計。

相同的原則設計的建築物可能會受到小火，車毀人亡或恐怖襲擊，不僅達不到這些”負荷“，說：比埃勒。

其餘的建設將繼續工作。

布勒認為，更直接的祭祀性質的蜘蛛絲也可能導致改善基礎設施的設計在許多其他領域，包括電網和Web。

在美國卡內基 - 梅隆大學的工程師菲利普·勒杜克的方式，這項新的研究蜘蛛絲連接的行為在不同的尺度上，留下了深刻印象。

真正的挑戰性的部分，研究人員始終能夠解決的，是如何在納米尺度上的基礎知識可以轉化為實際的結果，可以是1000多萬大，他說。

本研究中描述的“ 自然“。

關於作者

詹姆斯Dacey是對物理世界的多媒體項目編輯器

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/feb/03/spider-webs-strengthened-by-local-sacrifices