蜘蛛纺出带电的丝来制造粘性网
哈特穆特·克罗嫩伯格 & 卡特琳·克罗嫩伯格 (牛津大学)
长期以来,科学家们一直对挖掘蜘蛛丝的潜力感兴趣。 它重量轻、灵活且超强,并且已经在以下领域得到应用:防弹纺织品到手术缝线和生物医学植入物。
了解蜘蛛如何自然地产生如此细的纤维也可以引领制造业新进步和材料科学,研究人员努力开发用于复合材料的改进聚合物纤维。
许多蜘蛛会产生丝线几微米厚- 但有些可以生产更细的纤维。
花园中心的蜘蛛,羽叶乌洛波罗丝,就是所谓的丝纹蜘蛛。
这种相对较小的无毒蜘蛛常见于英国各地的温室中,具有所谓的“梳子- 一种丝纺机构,由一个或两个覆盖着密集喷嘴(或龙头)的板组成。 丝是在连接到这些喷嘴的腺体内产生的。
该器官允许乌洛博鲁斯生产纳米级的超细长丝。 这也意味着,它不是纺出沾有胶水状物质的湿丝,而是生产出完全干燥的丝。
这乌洛博鲁斯' 丝绸,被描述为蓬松且像羊毛。 人们还认为,纺纱过程导致它带电的- 可能会提高其粘性的功能。
为了发现这种复杂的纳米纤维生产过程背后的秘密,英国牛津大学的动物学家拍了照片以及蜘蛛吐丝的视频。 他们还使用三种不同的显微镜技术检查了这个过程,并密切关注小床。
他们在日记中描述了这个过程生物学快报。
”乌洛博鲁斯具有独特的筛腺,是所有蜘蛛中最小的丝腺之一,正是这些腺体产生了超细的‘捕捉羊毛’。”新闻稿。
这种被称为丝原液的原材料通过狭窄的管道流入微小的纺丝喷嘴或龙头,克罗嫩伯格说。
但花园中心蜘蛛产生的丝线并没有像其他已检查过的纺丝系统那样在管道内预成型为细丝,而是保持液态,仅在从喷嘴中喷出之前才凝固。
当数千根纳米级细丝从每个密集的喷嘴中喷出时,蜘蛛会猛烈地拉动它们,形成一根细丝,当它穿过蜘蛛腿上的梳子状毛发时,就会带电。
“除了纺丝过程中施加的电荷外,每根长丝的极细度还提供了范德瓦尔斯附着力。 这使得这些泡芙非常粘,”合著者弗里茨·沃尔拉特 (Fritz Vollrath) 在一份声明。
沃尔拉斯教授说:“研究这种蜘蛛让我们对它如何制造纳米级细丝有了宝贵的了解。”
“如果我们能够重现静电纺丝纳米纤维的巧妙技巧,我们就可以为高度通用和高效的新型聚合物加工技术铺平道路。”
来源:史密森尼网站