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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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蜘蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng) 已有2人參與
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蜘蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng) Nature 482 (7383) | doi:10.1038/nature10739  發(fā)表日期：12年2月2日 蜘蛛絲是自然界的“超級材料”之一，其引人注目的機械性能包括高延展性和可以與鋼相比的高強度。但Markus Buehler及其同事發(fā)現(xiàn)，使得蜘蛛絲適于構(gòu)建蜘蛛網(wǎng)的并不僅僅是這些優(yōu)點。蜘蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng)（在低應(yīng)力時是線性的，在應(yīng)力增加時會突然變軟，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、分散的負荷（如風(fēng)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），蜘蛛絲的幾何重排和非線性應(yīng)力反應(yīng)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。Credit: S. Cranford, M. J. Buehler/MIT. Ickins in 1858/Rex。 Letters to Nature p72 http://www.nature.com/nature/jou ... pdf/nature10739.pdf |
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研究人員揭開蜘蛛網(wǎng)經(jīng)久耐用奧秘 http://www.chinareviewnews.com 2012-02-02 16:05:47 中評社北京2月2日電／蜘蛛網(wǎng)是大自然的杰作，其超耐用的奧秘使它登上了最新一期英國學(xué)術(shù)期刊《自然》的封面。相關(guān)研究論文指出，蛛絲本身的性質(zhì)及蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)使得整張網(wǎng)經(jīng)久耐用，這對于工程學(xué)有啟發(fā)意義。 新華社報道，美國麻省理工學(xué)院等機構(gòu)的研究人員報告說，在對蛛絲進行分子學(xué)研究、對真實蛛網(wǎng)開展實驗以及電腦模型分析后，他們發(fā)現(xiàn)蛛網(wǎng)的耐用性源自蛛絲本身特性和蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。 蛛絲比頭發(fā)絲還細，但強度卻超過同等粗細的鋼鐵，它的特性早就引起科研人員的關(guān)注。本次研究進一步發(fā)現(xiàn)，蛛絲的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)使它在受到外力作用時具有獨特的彈性。在拉伸過程中，它會先如橡皮筋一樣被拉長，然后變得堅硬，在堅硬狀態(tài)下最大程度地吸收外部沖擊力，如果外力太大則斷掉。 與蛛絲這種特性相結(jié)合的是其常見的蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即由一個中心伸出的若干放射狀絲線和圍繞這個中心的螺旋狀絲線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保證了蛛網(wǎng)經(jīng)久耐用。本次研究顯示，在均勻受力的情況下，整張蛛網(wǎng)能抵抗颶風(fēng)強度的氣流。而在局部受力的情況下，比如某物體重重地撞到某一根蛛絲上，沖撞力在蛛絲和蛛網(wǎng)中的傳遞結(jié)果有可能僅導(dǎo)致這根蛛絲斷掉，整張網(wǎng)的其他部分仍然完好，可以繼續(xù)發(fā)揮作用，蜘蛛可以因此省下許多重新織網(wǎng)的精力。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果把蛛絲換成別的絲狀物并結(jié)網(wǎng)，那么當(dāng)一根絲嚴重受力時會扯破一大片網(wǎng)，使得整個網(wǎng)的作用大大下降。 領(lǐng)導(dǎo)本次研究的馬庫斯.比勒說，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(xué)借鑒。目前按常規(guī)設(shè)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。 |
4樓2012-02-03 08:30:31
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