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蜘蛛絲比鋼筋還結實?

   好萊塢佳片《蜘蛛俠》為人們所熟知,尤其是年輕的朋友,不同於以往的英雄系列影片,裡面的蜘蛛俠是位「平民英雄」,彼得·本傑明·帕克這名普通的高中生在意外被一隻受過放射性感染的蜘蛛咬傷後,竟獲得了蜘蛛般的特殊能力,彈跳、飛躍的能力大大提升,還有了倒貼天花板的本事,當然,最讓人羨慕的還是織網、撒網的能力,雙手可以放射出強韌的蜘蛛絲供自己在空中飛行,在摩天大樓的牆壁上飛馳。


   

蜘蛛絲比鋼筋還結實?好萊塢電影《蜘蛛俠》


   蜘蛛俠精彩的動作讓我們對蜘蛛絲好奇不已,我們都知道,蜘蛛絲的強度和彈性都不錯,即使拉伸10倍多也不會斷裂,這是為什麼呢?原來,蜘蛛造絲時,蛋白質與酸之間相互疊合,形成鏈狀,這樣一來會增大絲的強度,而蜘蛛絲裡面的不規則蛋白質分子鏈使得蜘蛛絲具有極好的彈性,有了這兩個特性,外表細細柔柔的蜘蛛絲竟比相同粗細的鋼筋還結實。其實,蜘蛛絲除了彈性好,強度高之外,還有一個特點,仔細觀察你會發現被蜘蛛絲粘住的昆蟲無論如何掙扎都難以逃脫,這又是怎麼回事呢?

   

蜘蛛絲比鋼筋還結實?蜘蛛俠雙手可以放射出強韌的蜘蛛絲


   先解釋下蜘蛛網的粘性,組成蛛網的細細的線是由一些更細的空心線纏合成的,空的地方存有濃稠的粘液,有著膠液的作用,顯微鏡下觀察會發現,這些粘液從線的一端滴滲出來,停留在線上,所以蛛網可以粘住昆蟲。為了解開「被粘住的昆蟲很少能逃生」這一疑惑,科學家研製出一種原子力顯微鏡,在顯微鏡下觀察,蜘蛛絲這條極細的螺線,像是被液體浸過的「彈簧」,眾所周知,彈簧有彈性,受力會發生形變,但無論是被壓縮還是拉伸,都有著恢復為原長度的傾向,不同的是被壓縮時,絲上的液體會吸收能量並轉化為熱能,通俗地講就是蜘蛛絲可以「吸收」振動,把獵物動能轉化為熱能分散掉,這樣撞上蜘蛛網的蒼蠅、蝴蝶是無法藉助扇動翅膀產生的動能逃離的,任憑你怎麼折騰都無濟於事。怪不得蜘蛛對於盤中的獵物都不急著動手,反正也逃不掉,先用絲把你包裹起來,注入些神經毒素後慢慢享用。


   

蜘蛛絲比鋼筋還結實?蜘蛛絲可以「吸收」振動,從而使獵物無法逃脫


   科學家本著學以致用的原則,受蜘蛛絲的啟發,英國一家技術公司試製出一種高強纖維,將該種纖維編織處理後可以做防彈衣,或是作為防彈車或是坦克裝甲等結構材料。而蜘蛛網可以分散機械能(即獵物運動產生的能量)的特點也給了人們啟發,英國一位建築師為一家足球俱樂部設計了一座帶屋頂的看台,既節省材料,又牢固,屋頂是由八張蜘蛛網般的巨型網互相連接,這八根鋼絲固定在看台門外的混凝土柱子上。

   參考文獻:


   《蜘蛛網合理結構的研究與分析》,熊釗、於壯、李鑫,《科協論壇》, 2012-06-25


   (作者:張連敏)


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