研究揭示蜘蛛如何織網(wǎng)Z結(jié)實(shí)

研究人員揭開蜘蛛網(wǎng)經(jīng)久耐用奧秘。圖片來源：Francesco Tomasinelli & Emanuele Biggi

面對(duì)撲過來的饑腸轆轆的蜘蛛，被絲網(wǎng)捉住的蒼蠅可沒有工夫欣賞這個(gè)工程學(xué)的杰作。幸好科學(xué)家們有的是時(shí)間。一項(xiàng)新的分析表明，錯(cuò)綜復(fù)雜的蛛網(wǎng)設(shè)計(jì)展現(xiàn)了蛛絲的*性能是如何將這張網(wǎng)絡(luò)變成牢固的陷阱的。

并未參與該項(xiàng)研究的美國(guó)波士頓大學(xué)的生物材料學(xué)家Joyce Wong認(rèn)為：“這項(xiàng)研究非常有創(chuàng)意。”

劍橋市麻省理工學(xué)院（MIT）的材料科學(xué)家Markus Buehler指出，蛛絲是一種非凡的材料。僅僅一根蛛絲便能夠懸掛下降的蜘蛛。在拉伸后，蛛絲會(huì)開始伸長(zhǎng)，有時(shí)能夠達(dá)到原始長(zhǎng)度的兩倍，但zui終它會(huì)再次變硬。

在這項(xiàng)新的研究中，Buehler和同事發(fā)現(xiàn)，使得蛛絲適于構(gòu)建蜘蛛網(wǎng)的并不僅僅是這些優(yōu)點(diǎn)。蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng)（在低應(yīng)力時(shí)是線性的，在應(yīng)力增加時(shí)會(huì)突然變軟，然后在斷裂前又變硬）也是關(guān)鍵的。這種行為使得蜘蛛網(wǎng)在受到較小的、分散的負(fù)荷（如風(fēng)所施加的負(fù)荷）時(shí)能夠保持其形狀。但在強(qiáng)局部變形過程中（如下落的碎片所造成的變形），蛛絲的幾何重排和非線性應(yīng)力反應(yīng)會(huì)綜合發(fā)揮作用，來限制撞擊點(diǎn)附近區(qū)域所受到的損壞，從而使蜘蛛網(wǎng)仍能發(fā)揮功能。

研究人員在出版的《自然》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

Buehler表示，這種“犧牲”局部，保全整體系統(tǒng)功能的特點(diǎn)值得現(xiàn)代工程學(xué)借鑒。目前按常規(guī)設(shè)計(jì)制成的汽車、飛機(jī)等產(chǎn)品會(huì)在所受外力超出一定限度后整體散架，如果能模擬蜘蛛網(wǎng)的特點(diǎn)，也許可讓這些產(chǎn)品在部分受損時(shí)不影響整體功能