Mærkelig silke:Hvorfor rappellerende edderkopper ikke spinder ude af kontrol

Sidste gang du så en edderkop falde ned fra loftet på en streg silke, det faldt sandsynligvis yndefuldt ned på sin træklinje i stedet for at spole ukontrollabelt, fordi edderkoppesilke har en usædvanlig evne til at modstå vridningskræfter.

I et nyt papir, der vises i denne uge i Anvendt fysik bogstaver , forskere fra Kina og Storbritannien viste, at i modsætning til menneskehår, metaltråde eller syntetiske fibre edderkoppesilke giver delvis del, når den er snoet. Denne egenskab spreder hurtigt den energi, der ellers ville sende en ophidset edderkop, der spinder på enden af ​​sin silke.

"Edderkoppesilke er meget forskellig fra andre, mere konventionelle materialer, "sagde Dabiao Liu fra Huazhong University of Science and Technology." Vi finder ud af, at træklinjen fra nettet næsten ikke snor sig, så vi vil vide hvorfor. "

En større forståelse af, hvordan edderkoppesilke modstår spinning, kan føre til biomimetiske fibre, der efterligner disse egenskaber til flere potentielle anvendelser, f.eks. I violinstrenge, helikopter redningsstiger og faldskærmssnore. "Hvis vi forstod, hvordan edderkoppesilke opnår dette, så kunne vi måske inkorporere ejendommene i vores egne syntetiske reb, "sagde David Dunstan fra Queen Mary University of London.

Edderkopper bruger dragline silke til yderkanten og egerne på deres væv, og som en livline, når man falder til jorden. Materialet har fascineret forskere på grund af dets utrolige styrke, strækbarhed og evne til at lede varme, men lidt forskning har fokuseret på dets vridningsegenskaber - hvordan den reagerer på vridning.

Forskere brugte et torsionspendel, det samme værktøj, som Henry Cavendish brugte til at veje Jorden i 1790'erne, at undersøge dragline silke fra to arter af gyldne silke orb weavers. De samlede silketråde fra edderkopper i fangenskab og suspenderede trådene inde i en cylinder ved hjælp af to skiver i enden for at efterligne en edderkop. Cylinderen isolerede silken fra miljøforstyrrelser og holdt strengen ved en konstant fugtighed, fordi vand kan få fibrene til at trække sig sammen. En roterende drejeskive snoede silken, mens et højhastighedskamera registrerede silkens frem og tilbage svingninger over hundredvis af cyklusser.

I modsætning til syntetiske fibre og metaller, edderkoppesilke deformeres let, når den snoet, som frigiver mere end 75 procent af sin potentielle energi, og svingningerne hurtigt langsomme. Efter vridning, silken klikker delvist tilbage.

Teamet formoder, at denne usædvanlige adfærd er knyttet til silkens komplekse fysiske struktur, bestående af en kerne af flere fibriller inde i en hud. Hver fibril har segmenter af aminosyrer i organiserede ark og andre i ustrukturerede looping -kæder. De foreslår, at torsion får arkene til at strække sig som elastik, og bøje brintbindinger, der forbinder kæderne, som deformeres som plastik. Arkene kan genvinde deres oprindelige form, men kæderne forbliver delvist deformerede. Pendulet udviser denne ændring med reduceret størrelse på silkens svingninger, samt en forskydning af oscillationens ligevægtspunkt.

Gruppen vil fortsætte med at undersøge, hvordan edderkoppesilke reagerer på vridning på denne måde og undersøger også, hvordan den bevarer sin stivhed under torsion, hvilken effekt fugtighed har, og i hvilken grad luft hjælper med at sprede energien. "Der er brug for meget yderligere arbejde, "Sagde Dunstan." Denne edderkoppesilke viser en egenskab, som vi simpelthen ikke ved, hvordan vi genskaber os selv, og det er fascinerende. "