研究揭示蜘蛛如何織網(wǎng)Z結實

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工程學的杰作。幸好科學家們有的是時間。一項新的分析表明，錯綜復雜的蛛網(wǎng)設計展現(xiàn)了蛛絲的*性能是如何將這張網(wǎng)絡變成牢固的陷阱的。

并未參與該項研究的美國波士頓大學的生物材料學家Joyce Wong認為：“這項研究非常有創(chuàng)意。”

劍橋市麻省理工學院（MIT）的材料科學家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，蛛絲會開始伸長，有時能夠達到原始長度的兩倍，但zui終它會再次變硬。

在這項新的研究中，Buehler和同事發(fā)現(xiàn)，使得蛛絲適于構建蜘蛛網(wǎng)的并不僅僅是這些優(yōu)點。蛛絲的非線性應力反應（在低應力時是線性的，在應力增加時會突然變軟，然后在斷裂前又變硬）也是關鍵的。這種行為使得蜘蛛網(wǎng)在受到較小的、分散的負荷（如風所施加的負荷）時能夠保持其形狀。但在強局部變形過程中（如下落的碎片所造成的變形），蛛絲的幾何重排和非線性應力反應會綜合發(fā)揮作用，來限制撞擊點附近區(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)功能的特點值得現(xiàn)代工程學借鑒。目前按常規(guī)設計制成的汽車、飛機等產(chǎn)品會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，也許可讓這些產(chǎn)品在部分受損時不影響整體功能