蛛網(wǎng)為何強(qiáng)于“鋼網(wǎng)”?

蜘蛛網(wǎng)是大自然的杰作，其超耐用的奧秘使它登上了英國學(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。

蛛絲強(qiáng)度是等質(zhì)量鋼絲的5倍

美國麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員在對蛛絲進(jìn)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，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(xì)，但強(qiáng)度卻超過同等粗細(xì)的鋼鐵，科學(xué)家們已經(jīng)證明，蛛絲的強(qiáng)度是等質(zhì)量鋼絲的5倍。是蛛絲的蛋白質(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。

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保證蛛網(wǎng)經(jīng)久耐用

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。在均勻受力的情況下，整張蛛網(wǎng)能抵抗颶風(fēng)強(qiáng)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(yán)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。

研究人員通過對蛛網(wǎng)的全面觀察發(fā)現(xiàn)，編織成網(wǎng)的蛛絲共有兩類。其中一類剛性較強(qiáng)、質(zhì)地干燥，連接著蛛網(wǎng)中心并支撐起整個網(wǎng)絡(luò)。另一類細(xì)而柔軟、濕潤黏稠，在前者間螺旋成網(wǎng)，適于捕獲獵物。

“犧牲”局部，保全整體功能

實驗中，研究人員在蛛網(wǎng)各處去掉了總計10%的蛛絲，蛛網(wǎng)的韌性不單沒因此而降低，反而增強(qiáng)了10%。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(jī)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。

總之，蛛網(wǎng)的真正強(qiáng)大之處并不是蛛絲的質(zhì)地，而是當(dāng)蛛絲遭受壓迫時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能的改變。