蜘蛛丝力学性能的多变性VIP专享VIP免费

第2l卷V01．21第2期No．2材料科学与工程学报JournalofMaterialsScience&Engineering总第82期Feb．2003蜘蛛丝力学性能的多变性刘敏，李春萍，潘志娟，唐莹(苏州大学材料工程学院．江苏苏州215021)【摘要】为进一步探索蜘蛛丝的成丝机理，研究了不同个体大小，不同生存方式，不同环境湿度的大腹圆蛛牵引丝的拉伸性能。结果表明，蜘蛛对其丝纤维的结构和性能具有自我调控能力，随着环境，自身条件，生存方式等成丝条件的变化，蜘蛛牵引丝的力学性能也会发生相应的变化。【关键词】大腹圆蛛；牵引丝；力学性能；成丝机理中圈分类号：TSIO2．33文献标识码：AVariabilityofmechanicalPropertiesofSpiderDraglineSilkLIUMin，LIChun-ping，PANZhi-juan，TANGYing(CollegeofMaterialEngineerofSuzhouUniversity，Suzhou21．$021，China)【Abstract】ThemechanicalpropertiesoftheAraneusVentriousspiderdra~esilkswerestudiedatvariableconditions，humidity，spider’Sweight，crawlingway，tounderstandspider’Sspinningmechanisms．Theresultsshowedthatspiderswereabletocontrolthestruc-tuneandpropertiesofdronesilks．Themechanicalpropertieschangedwiththespinningconditions．【Keywords】a／'ggl'／e／g$ventdous；draglinesilk；mechanicalproperties；spinningmechanism蜘蛛是自然界一类奇特的动物，其种类繁多，在地球上分布极广。经过与自然界几亿年的抗争与进化，蜘蛛为生存而获得了形成天然“生物钢”——蜘蛛丝的功能。进入2o世纪9o年代，蜘蛛丝以其高强度，高弹性，高断裂功，低比重等优异性能引起了各国材料、生物和化学等领域研究人员的极大兴趣，研究工作日趋深入。作为自然界最优良纤维之一的蜘蛛丝。其力学性能优于蚕丝，羊毛等其他天然纤维，而且蜘蛛对其丝纤维的结构和性能具有自动调控能力，随着外界环境，自身条件，生存方式等的变化，其力学性能也会相应发生改变。研究影响蜘蛛丝力学性能的因素对于探索蜘蛛丝的形成机理及分析蜘蛛的纺丝机制具有一定的指导作用。本文以我国南方地区分布较广的圆蛛科结圆网蛛大腹圆蛛作为研究对象，研究了蜘蛛生存方式，个体大小和其牵引丝力学性能间的关系，分析了成丝方式、环境湿度对其力学性能的影响，初步探索了蜘蛛牵引力学性能多变性的成因。场，将采集的蜘蛛放置于高度55mm的纸盒(上封透明保鲜膜)，高度350ram少量透光纸箱(上封医用纱布)以及高度3SOmm透明有机玻璃缸内饲养。取丝时用医用手术剪将蜘蛛爬行时分泌的牵引丝剪下放在容器中以备实验用(注意不可使丝受拉力)。选取不同个体大小的蜘蛛称重后，饲养在有机玻璃缸内，隔日取下其分泌的牵引丝备用。将蜘蛛置于黑色清洁桌面，让其从桌面上垂直下落，取下落瞬间的丝得到垂直下落蜘蛛牵引丝。取一组蜘蛛牵引丝分别在不同湿度条件平衡24h后，密闭置于干燥缸内备用，RH分别为4o％，60％，80％，然后在相应湿度，20℃下测定其力学性能。1．2实验仪器YC,004A型单纤维电子强力仪。1．3贾试条件环境条件20℃，RH为65％，拉伸速度：10mm／min，试样夹持长度：10mm，初始张力：O．IcN。1材料及方法2结果与分析1．1材料大腹圆蛛采集于江苏海门某农村旧农舍和家畜饲养2．1个体大小与力学性能的关系收藕日期：2002-07-05；修订日期：2OO2．11．15基盒项目：国家自然科学基金资助项目(50173018)。江苏省青年科技创新人才资助项目(nr．q0~24o2)作者■介：弼敏(197g一)．江苏南通人，硬±研究生。维普资讯http://www.cqvip.com第2l卷第2期刘敏，等：蜘蛛丝力学性能的多变性·229·BigspiderLittlespider2．871．121．190．4241．5637．7763．2733．7627．0216．142．7l47．77．751．s24．791．4161．8777．67其中大蜘蛛体重约为3克，小蜘蛛重约为1克表l所示为不同个体大小的蜘蛛牵引丝位抻性能，从表l可知，同一时间取的大小不同的蜘蛛牵引丝的断裂强力，断裂伸长率和断裂功是不同的。大蜘蛛牵引丝的断裂强力和断裂伸长率均大于小蜘蛛的，因而断裂功也较大。再对照蜘蛛的自身重量，不难看出，丝的断裂强力与蜘蛛自重存在着明显的相关性。牵引丝被称为“蜘蛛的生命线”，饲养于容...