Afklaring af hvordan edderkoppespind absorberer energi

Spiderwebs kan modstå et rovdyrs påvirkning, mens de stadig hjælper med at fange og opdage små bytte. Edderkopper arkitekt disse lette netværk for styrke og elasticitet ved hjælp af forskellige silke og geometriske strukturer. For nylig, forskere afslørede en ny energiabsorberingsmekanisme, der forklarer, hvordan edderkoppespind kan være følsomme og slagfaste på samme tid. Forskerholdet rapporterer deres fund i Anvendt fysik bogstaver .

Edderkopper harmoniserer spiral og radial silke for at forbedre deres webs absorptionsevne. Spiralsilke er bløde og strækbare, der henviser til, at radial silke normalt er stive og ensartede. Forskerne fandt ud af, at spiralsilke har en tydelig gradientvariation langs de radiale eger, der strækker sig udad fra midten af ​​nettet. Deres resultater viser også, at på grund af silkens optimale mekaniske egenskaber, et edderkoppespind kan udvise næsten ensartet energiabsorbering på ethvert tidspunkt på nettet.

Eksisterende forskning sammenlignede de strukturelle og materielle forskelle mellem baner for at forklare forskellige niveauer af energiabsorbering. Her, forskerne analyserede webens materielle egenskaber for at forstå, hvordan samspillet mellem forskellige silke og geometriske strukturer påvirker energiabsorbering.

Dette er det første værk, der evaluerer forskellene mellem spiralsilke på tværs af samme web. Resultaterne viser, at gradientvariationerne i spiralsilke er betydelige og kan gentages, uanset trådtykkelse, web dimension, eller egenskaber ved den enkelte edderkop.

Først, holdet rejste orb-weaver edderkopper i deres laboratorium og udviklede specielle trærammer til at indeholde og indsamle webprøver. Forskerne sikrede webprøverne for at forhindre deformation og undersøgte spiralsilken under et optisk mikroskop. Når de havde opnået diameteren på forskellige silke, forskerne udførte uniaksiale spændingstest for at bestemme silkens varierende styrke og elasticitet. Forskerne målte også antallet af tæthed af de limdråber, der dannes på spiralsilken, når nettet konstrueres og forbinder silkegerne.

Ifølge Xi-Qiao Feng, en professor ved Tsinghua University i Kina og en forfatter på papiret, teamet opdagede i sidste ende, at "spiralsilken har en tydelig gradientvariation i trækstivheden langs banens radiale retning. På grund af gradientvariationen i egenskaberne af spiralsilke, nettet udviser en næsten ensartet energiabsorberingsevne, uanset den position, hvor et flyvende bytte påvirker nettet. "

Fremadrettet, teamet planlægger at undersøge spiderwebs slående dynamiske adfærd under optagelse. Desuden, principperne hentet fra edderkoppespind kunne tilbyde indsigt i at designe slagfaste strukturer eller fremtidig jord, luft- og søfartøjer.