- 科學家論證：蜘蛛絲具有半導體特性
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2016/9/6
我們已經知道蜘蛛絲是一種很棒的材料，但科學家們仍發(fā)現了它新的潛在應用價值。一支國際研究小組發(fā)現，蜘蛛絲的某些特性與半導體類似，除了可以用來操縱某些電子元件，還可以用來控制聲音和熱量。
《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中闡述了蜘蛛絲可以根據頻率阻擋某些聲音粒子(叫做“聲子”)，正如半導體可以控制屏蔽某些電子一樣。論文的合著者來自萊斯大學的Edwin Thomas在一份聲明中說道：“如果你以一種特定的頻率傳播聲音的話，那這種聲音不會被材料吸收。”
能隙讓科學家能夠根據材料的這種特性對其進行調整使它應該用在某種特殊的應用中。光子晶體，如蛋白石，正是如此。而聲子晶體也能做同樣的事，但是這是人們第一次在這種材料中發(fā)現能隙。
蜘蛛絲和橡膠一樣在力的相互作用基礎上擁有強大的彈力。這就是為什么有許多根據這種特性發(fā)明了許多合成材料，例如凱夫拉纖維和尼龍。此外，蜘蛛絲有粘性(能抓住毫無戒心的獵物)，還有天然抗菌性、低敏性和可生物降解性。
蜘蛛絲這些驚人的特性來自于其復雜的結構。一層堅硬的組織將這些絲組合在一起，柔軟的區(qū)域使其保持靈活性，在這些區(qū)域中蜘蛛絲能夠進行伸展。在蜘蛛絲的蛋白質中有兩種氨基酸比較豐富，其中一種為丙氨酸，鑲嵌在膠狀聚合物中組成蜘蛛絲纖維，還有一種氨基酸為甘氨酸，大約占其蛋白質組成成分的70%。這兩種氨基酸中有一種擁有高度有序的結構而另一種則沒有。有序與無序之間的張力讓蜘蛛絲擁有了強大的張力。
當蜘蛛網被破壞或獵物被困在其中時，蜘蛛能感覺到，這是通過蜘蛛網的震動，就像聲音通過空氣的震動傳播一樣。顯然，這兩種震動的頻率不同，因為蜘蛛絲和空氣的阻尼不同。
當Thomas等人研究了蜘蛛絲的微觀結構后發(fā)現，拉伸或者放松蛋白質鏈會改變材料的聲學特性。他們還能夠通過改變絲纖維的張力進而改變蜘蛛絲的能隙。通過扭轉蜘蛛絲還能使它獲得熱特性。
Thomas解釋道：“聲子晶體讓你能夠擁有控制聲波的能力，如果聲音足夠小頻率足夠高就會產生熱。通過這種方式產生熱流動，這就意味著你將一種非熱絕緣材料轉化成了熱絕緣材料�！�
如果科學家能夠復制出使蜘蛛絲變得如此特殊的晶體結構，那么就能開發(fā)出一種新的合成導管，或者可以用再有趣地方的材料，如用來隔絕聲音或絕熱。
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