利用激光技术揭开蜘蛛丝高弹性之谜

据物理学家组织网近日报道，美国亚利桑那州立大学的研究团队通过一种非侵入性激光散射技术，找到一种从完整的蜘蛛丝上获取各种弹性成分的途径，未来可用于开发出生产从防弹背心到人工腱的弹性材料。相关研究成果发表在《自然·材料》上。 z"L/G  
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这种非侵入性的布里渊光散射技术使用了小于3.5毫瓦的极低功率激光，激光束在经过完整的蜘蛛网后，不会破坏蛛网，研究人员从而能在空间中描绘出每张网的弹性刚度。他们对于包括金纺蜘蛛、北美园蛛、西方黑寡妇和草绿色猞猁蜘蛛在内的4类蛛网进行了研究。 |Nn)m  
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“蜘蛛丝具有独一无二的机械强度和弹性，这使得其成为我们所知道的最牢固材料。”这项研究的首席研究员、亚利桑那州立大学化学生物系教授杰弗瑞·亚格尔说，“这项研究代表了我们对于蛛丝潜在的机械性能最完整的理解。” 5"@*?X K^  
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从负重上来讲，蜘蛛丝至少是钢琴线的5倍。蜘蛛丝是一种特殊的生物聚合物，与胶原（组成皮肤和骨头的材料）相关，但是蛛丝的结构要更加复杂。研究团队正在研究蛛丝的分子结构，以期获得生产从防弹背心到人工腱的材料。 S>6~lb8G  
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亚格尔解释说，这个信息应该有助于提供一个丰富的仿生材料工程结构的蓝图，譬如合成纤维的精密材料工程，它可以创造更强大、更具延展性和更多的弹性材料。 I\{ 1u  
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他们还研究了蛛丝独一无二的“超收缩”性能，即蜘蛛能拖牵蛛丝编织成球体。当暴露于高湿度中，蜘蛛丝还能吸收水分，这种吸水行为能提高蜘蛛丝的收缩能力，因此，通过简单调整含水量，就可以对蛛丝的机械性能进行调节。