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本文标题:"显微镜(SEM)的观察构成蛛丝的纳米纤维结构"

新闻来源:未知 发布时间:2013-3-11 0:13:12 本站主页地址:http://www.jiance17.com

具备蜘蛛网集水功能的纤维

挂满露珠的蜘蛛网美得像幅画,或许使受到这个美丽的画面的启发,中国科学家模仿蜘蛛网的结构特性,
创造出能像蜘蛛网般有效捕捉及操控水气的工业用纤维。 

江雷(Lei Jiang)及其研究夥伴首先观察蜘蛛网的细部构造,找出蜘蛛丝与大气中的水气相互作用的方法。
他们发现常见的无毒草间蜘蛛(Uloborus walckenaerius),是利用蛛网受潮时形成的结点网络(network of knot)构造,在湿度较高的环境中捕捉水气。 

根据他们的研究,这种集水能力取决于潮湿环境让蜘蛛丝产生的结构变化,
遍佈蛛网上的週期性纺锤结(spindle knot)能产生能量与压力的梯度,导致水气凝结成一串串的小水珠,小水珠稍后被输送到纺锤结上,汇聚成100 μm的大水滴。 

当水气在特定位置凝结后,该处的蛛丝就会蓬松形成结。扫瞄式电子显微镜(SEM)的观察显示,
在这些位置上,构成蛛丝的奈米纤维不再整齐排列,而是朝向任意方向。研究团队根据这个知识,
利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来複制蜘蛛丝纤维结构,原因是该材料对于水分子具极佳结合力
,他们对这种纤维进行微调,以便能在温度与湿度经常改变的现实工业环境下运作,结果成功开发出能与蛛丝一样够捕捉及传输水滴的纤维。 

研究人员并不清楚为何蜘蛛要演化出这项能力,他们推测可能是为了方便饮水,
或是恢复蜘蛛网的强度与黏性以捕捉猎物。该研究团队打算制备一系列可调控水分的材料,以应用在不同方面,
其中一种应用是透过微结构效应发展智慧型触媒材料,在无触媒的条件下加速反应。 

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