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蜘蛛丝的非线性应力反应 已有2人参与
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蜘蛛丝的非线性应力反应 Nature 482 (7383) | doi:10.1038/nature10739  发表日期：12年2月2日 蜘蛛丝是自然界的“超级材料”之一，其引人注目的机械性能包括高延展性和可以与钢相比的高强度。但Markus Buehler及其同事发现，使得蜘蛛丝适于构建蜘蛛网的并不仅仅是这些优点。蜘蛛丝的非线性应力反应（在低应力时是线性的，在应力增加时会突然变软，然后在断裂前又变硬）也是关键的。这种行为使得蜘蛛网在受到较小的、分散的负荷（如风所施加的负荷）时能够保持其形状。但在强局部变形过程中（如下落的碎片所造成的变形），蜘蛛丝的几何重排和非线性应力反应会综合发挥作用，来限制撞击点附近区域所受到的损坏，从而使蜘蛛网仍能发挥功能。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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研究人员揭开蜘蛛网经久耐用奥秘 http://www.chinareviewnews.com 2012-02-02 16:05:47 中评社北京2月2日电／蜘蛛网是大自然的杰作，其超耐用的奥秘使它登上了最新一期英国学术期刊《自然》的封面。相关研究论文指出，蛛丝本身的性质及蛛网的结构使得整张网经久耐用，这对于工程学有启发意义。 新华社报道，美国麻省理工学院等机构的研究人员报告说，在对蛛丝进行分子学研究、对真实蛛网开展实验以及电脑模型分析后，他们发现蛛网的耐用性源自蛛丝本身特性和蛛网的结构。 蛛丝比头发丝还细，但强度却超过同等粗细的钢铁，它的特性早就引起科研人员的关注。本次研究进一步发现，蛛丝的蛋白质结构使它在受到外力作用时具有独特的弹性。在拉伸过程中，它会先如橡皮筋一样被拉长，然后变得坚硬，在坚硬状态下最大程度地吸收外部冲击力，如果外力太大则断掉。 与蛛丝这种特性相结合的是其常见的蛛网结构，即由一个中心伸出的若干放射状丝线和围绕这个中心的螺旋状丝线构成的网状结构，保证了蛛网经久耐用。本次研究显示，在均匀受力的情况下，整张蛛网能抵抗飓风强度的气流。而在局部受力的情况下，比如某物体重重地撞到某一根蛛丝上，冲撞力在蛛丝和蛛网中的传递结果有可能仅导致这根蛛丝断掉，整张网的其他部分仍然完好，可以继续发挥作用，蜘蛛可以因此省下许多重新织网的精力。研究人员发现，如果把蛛丝换成别的丝状物并结网，那么当一根丝严重受力时会扯破一大片网，使得整个网的作用大大下降。 领导本次研究的马库斯.比勒说，这种“牺牲”局部，保全整体系统功能的特点值得现代工程学借鉴。目前按常规设计制成的汽车、飞机等产品会在所受外力超出一定限度后整体散架，如果能模拟蜘蛛网的特点，也许可让这些产品在部分受损时不影响整体功能。 |
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