科学家利用蜘蛛丝抗飓风特性 设计未来建筑物


科学家利用蜘蛛丝抗飓风特性 设计未来建筑物

【科学家利用蜘蛛丝抗飓风特性 设计未来建筑物】研究表明,的质地之所以会如此坚韧不是因为丝有非凡的弹性,而是因为其巧妙的设计
科学家利用蜘蛛丝抗飓风特性 设计未来建筑物

蜘蛛需要耗费巨大的能量才能成功编织一个完好的,因此包含了一系列的功能,无需做重大修理
比钢还坚韧,这简直是一个自然奇迹 。现在美国麻省理工学院的一个科学家小组揭示为什么如此有韧性,可以禁得起飓风的狂吹和捕食者的猛烈攻击 。科学家或将利用坚韧的特性设计可抗飓风和地震的未来建筑物 。研究报告发表在最新一期的《自然》杂志上 。
研究表明 , 的质地之所以会如此坚韧不是因为丝有非凡的弹性,而是因为其巧妙的设计 。美国麻省理工学院的研究人员说,最重要的特性是能够保持完整,丝线断裂后可变得更坚韧 。他们说,这些发现可用于帮助设计安全的建筑物,甚至一种牢不可破的新型材料 。
蜘蛛需要耗费巨大的能量才能成功编织一个完好的,因此包含了一系列的功能,无需做重大修理 。研究人员发现 , 蜘蛛丝本身可自动软化或变硬 , 以承受负载在它上面的不同类型的物体,不同于其它任何天然或人造的纤维 。对其它三种材料制成的类似网的材料进行测试,在遭受掉落的树枝或狂风破坏时,蜘蛛丝具有的弹力要大六倍 。
当蜘蛛丝的一根丝被弄断了,蜘蛛可以做小修小补 , 而不是从头开始修补 。从各个区域去除10%的丝线,的韧性不但不会削弱,反而会增强10% 。该研究报告的合著者马库斯•比埃勒(Markus Buehler)说:“真正坚韧的部分不是丝,而是其机械性能如何随着张力而改变,这是一个井然有序的内置的功能 。”
科学家已经证明,蜘蛛丝为何比同等重量的钢的强度大五倍 。蜘蛛丝包含两种类型的丝,一种是来自中心的坚硬、干性的丝,可将所有的丝凝聚在一起;另一种是更细更有粘性的丝,用于捕获猎物 。科学家还发现这两类蛛丝都可以离开原来的位置而不折断,所以仅有一根丝会折断 。俄亥俄州阿克伦大学的生物学家托德 A.布莱克利奇( Todd A. Blackledge )没有参与这项研究,他说:“为蜘蛛成功捕获猎物发挥了重要的作用 。丝在冲击下拉伸,抱住昆虫,所以它不容易逃脱 。”
比埃勒建议,工程师可以将蜘蛛丝的构造原理应用到其它方面 。蜘蛛丝在受到破坏时只受很小的损坏、而不影响整个结构这一特性可以应用于设计虚拟网络,如互联网,在遭受攻击期间只有本地节点被破坏,而整个系统可继续运行 。了解其微观的蛋白质结构和其宏观性质,可能有助于将碳纳米管串在一起,可能有一天会用于生产太空电梯 。

搜狐科学(尚力)