蜘蛛侠的网:科学解释!

蜘蛛侠的网令人印象深刻,能够支撑蜘蛛侠在纽约穿梭时的体重,困住超级恶棍,甚至将汽车悬挂在城市街道上空。它们是由什么制成的?它们是如何制作的?

蜘蛛网是出了名的结实,据报道蜘蛛丝有 抗拉强度高达 1.75 吉帕斯卡 (GPa),或横截面每平方毫米略高于 178 公斤(为了让美国读者免于查找,178 公斤等于 392.4 磅)。拉伸强度是材料在断裂前被拉动时所能承受的力。

碳纳米管更坚固,科学家报告说它们可以处理 63 兆帕 或者更多。 (虽然根据 1986 漫威宇宙官方手册 ,Spidey 的网由类似尼龙的材料制成,每平方毫米只能承受 54 公斤,或 0.5 GPa。)

但是,仅凭特定材料的强度就可以解释蜘蛛网的特性吗?

构成网络的实际材料可能只是等式的一部分,说 苏文·马杜杜 ,美国陆军研究办公室材料科学部门的项目经理,北卡罗来纳州立大学的兼职材料科学教授和铁杆漫画迷。各种长度尺度的网结构也非常重要。

因为 瑞德·阿兰 , 在 Wired.com 的 点物理 博客,已经做了很好的谈论 webslinger 网络的物理特性 ,我们想谈谈网络结构的重要性。

马杜杜指出 马库斯·比勒 ,一位做过蜘蛛丝研究的麻省理工学院教授, 2011年报道 蜘蛛丝中纳米级原纤维的独特排列和限制解释了我们在原本脆弱的材料中看到的矛盾的强度、韧性和延展性。

Mathaudhu 说,想想桥梁电缆或攀爬绳索。它们不仅仅是一束平行光纤;它们是分层排列的纤维的集合,它们以某种方式相互连接,纤维之间的摩擦和粘合提高了它们的性能。

因此,网络的结构显然很重要。但网络实际上是由什么构成的?

在他的帖子中,阿兰假设该网可能由碳纳米管制成。如果是这样,我们可能迟早会看到一些蜘蛛侠式的东西。

霍雷肖·埃斯皮诺萨 西北大学教授一直在研究如何 分层捆绑和连接单个碳纳米管 Mathaudhu 说,通过高能辐照,可以提高纳米管的总体强度、刚度和韧性。 (如果放射性蜘蛛可以把一个普通人变成蜘蛛侠,也许它可以为碳纳米管做一些同样壮观的事情?)

简而言之,暂停我们的怀疑可能会最好地欣赏漫画(和电影)。但事实上,它们也可以激励我们提出关于什么是可能的问题也值得庆祝。在这种情况下,它提醒我们,形式确实会影响功能——而且研究人员正在从事可能令人惊奇的项目(即使他们不创造蜘蛛侠的网)。

这篇文章最初出现在北卡罗来纳州立大学的 摘要 以...之名 是什么让蜘蛛侠的网如此强大? 并经许可转贴 .

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