Паутина Человека-паука впечатляет, она способна выдержать вес Спайди, когда он мчится по Нью-Йорку, улавливая суперзлодеев и даже подвешивая машины над городскими улицами. Из чего они сделаны? А как они сделаны?
Паутина известна своей прочностью, и, как сообщается, паучий шелк имеет прочность на разрыв до 1,75 гигапаскалей (ГПа), или чуть более 178 килограммов на квадратный миллиметр в поперечном сечении (чтобы американские читатели не искали его, 178 килограммов составляют 392,4 фунта). Прочность на растяжение - это сила, которую материал может выдержать при растяжении, прежде чем он сломается.
Углеродные нанотрубки еще прочнее, и ученые сообщают, что они могут обрабатывать 63 ГПа или больше. (Хотя по данным 1986 г. Официальный справочник вселенной Marvel , Паутины Spidey сделаны из нейлоноподобного материала, который может выдерживать лишь жалкие 54 килограмма на квадратный миллиметр, или 0,5 ГПа.)
Но может ли только прочность конкретного материала учитывать свойства паутины Спайди?
Фактический материал, из которого состоит сеть, вероятно, будет только частью уравнения, говорит Сувен Матхаудху , менеджер программ в отделе материаловедения Исследовательского управления армии США, адъюнкт-профессор материаловедения в штате Северная Каролина и заядлый фанат комиксов. Структура сети в различных масштабах длины также будет чрезвычайно важна.
Так как Ретт Аллен на сайте Wired.com Точечная физика блог, уже проделал большую работу по обсуждению физика сети веб-мастера , мы хотели поговорить о важности структуры Интернета.
отчет о миссии 16 декабря 1991 мем
Матхаудху отмечает, что Маркус Бюлер , профессор Массачусетского технологического института, изучавший паучий шелк, сообщалось в 2011 году что уникальное выравнивание и ограничение наноразмерных фибрилл в паучьем шелке объясняют парадоксальную прочность, жесткость и растяжимость, которые мы видим в том, что в противном случае было бы слабым материалом.
Подумайте о мостовых тросах или альпинистских веревках, - говорит Матхаудху. Это не просто пучок параллельных волокон; они представляют собой набор иерархически расположенных волокон, которые связаны между собой таким образом, что трение и сцепление между волокнами улучшает их характеристики.
Итак, структура сети явно важна. Но из чего на самом деле состоит сеть?
В своем посте Аллен выдвигает гипотезу о том, что паутина может состоять из углеродных нанотрубок. Если это так, мы можем увидеть что-то в духе Паучьего раньше, чем позже.
Горацио Эспиноза , профессор Северо-Западного университета, изучает, как иерархически связывать и связывать отдельные углеродные нанотрубки с помощью облучения высокой энергией таким образом, чтобы улучшить общую прочность, жесткость и ударную вязкость нанотрубок, - говорит Матаудху. (И если радиоактивный паук может превратить обычного парня в Человека-паука, может быть, он может сделать что-то подобное с углеродными нанотрубками?)
Марк Хэмилл в образе Джокера
Короче говоря, можно лучше всего наслаждаться комиксами (и фильмами), если нам удастся избавиться от недоверия. Но стоит отметить тот факт, что они также могут вдохновить нас задавать вопросы о том, что возможно. В данном случае это напоминает нам, что форма действительно влияет на функцию - и что исследователи работают над проектами, которые могут удивить (даже если они не создают паутину Человека-паука).
Эта статья изначально была опубликована на сайте NC State University Аннотация под именем Что делает сеть Человека-паука такой сильной? и перепубликуется с разрешения .
- Почему щит Капитана Америки - это, по сути, звездно-звездный суперконденсатор
- Вот как выглядит наука в штате Северная Каролина: Энн Росс
- Вот как выглядит наука в штате Северная Каролина: Дорин Маквей
Вы следите за Мэри Сью на Твиттер , Facebook , Tumblr , Pinterest , & Google + ?
