蜘蛛网结构(蜘蛛网结构图)

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美国生命科学网站报道,在电影《蜘蛛侠》中,蜘蛛侠的网真是无所不能。它可以困住超级反派,支撑蜘蛛侠自身的重量让他在纽约来回摇摆,甚至可以在市中心的街道上悬浮车辆。这些网是由什么制成的?蜘蛛侠是怎么打造的?

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真正的蜘蛛网非常坚固,蜘蛛丝的抗拉强度高达1.75吉帕斯卡——相当于标准大气压的17500倍,或者相当于横截面上每平方厘米178公斤的压力。抗拉强度是指拉伸材料直至断裂所需的力。

碳纳米管更强,它们可以承受63千兆帕(甚至更高)的压力。然而,根据1986年《奇迹宇宙》官方手册,蜘蛛侠的网是由类似尼龙的材料制成的,只能承受0.5千兆帕的压力。那么,一种特殊材料的强度能否解释《超自然蜘蛛侠2》中蜘蛛侠的网的特性呢?

“构成蜘蛛侠网络的材料只是一个方面,”美国陆军研究办公室材料科学部的项目经理、北卡罗来纳州立大学材料科学客座教授苏文·马图杜(Suveen Mathaudhu)说。杜玛萨是个铁杆漫画迷。”不同长度尺度的网的结构是极其重要的.”

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由美国东南部路易斯安那大学物理学副教授瑞德?美国北卡罗来纳州立大学科学作家马特·阿莱恩(Matt Allain)受瑞德·阿莱恩(Rhett Allain)发表在科学博客Physics上的文章《蜘蛛侠网的物理学》的启发,马特·希普曼和马沙杜研究了蜘蛛网结构的重要性。马沙杜说,美国麻省理工学院研究蜘蛛丝的材料科学家马库斯?Markus Buehler在2011年报告称,蜘蛛丝中纳米纤维独特的排列和约束结构解释了这种看似脆弱的材料的强度、韧性和延展性。

“想象一根桥索或一根攀岩绳,”马沙杜说。“它们不仅仅是一束平行的纤维,而是纤维的层次集合。纤维连接的特殊方式导致纤维之间的摩擦和粘合,提高了材料的性能。”

因此,很明显,网的结构是非常重要的。但问题是,蜘蛛侠的网是什么做的?在他的博客中,艾伦假设蜘蛛侠的网是由碳纳米管制成的。如果是这样的话,那么我们应该很快就会在现实世界中看到类似的东西。“美国西北大学的Horatio Espinosa教授一直在研究如何利用高能辐射包裹和连接单个碳纳米管,从而提高纳米管的中心强度、刚性和韧性。”马萨说。

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总之,抛开各种疑虑,安心欣赏漫画和基于漫画的英雄电影,可能是最好的解决办法。但是,我不得不承认,这些虚构的故事确实启发了人们提出各种可能性的问题,这当然值得庆祝。至少在蜘蛛侠的例子中,它提醒了人们结构确实会影响功能,这让那些研究相关项目的科学家感到惊讶,尽管他们不知道蜘蛛侠的网是由什么制成的。

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