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“蜘蛛丝具有独一无二的机械强度和弹性,这使得其成为人们所知道的最牢固材料。”这项研究的首席研究员、亚利桑那州立大学化学生物系教授杰弗瑞·亚格尔说,“这项研究代表了我们对于蛛丝潜在的机械性能最完整的理解。”
从负重上来讲,蜘蛛丝至少是钢琴线的5倍。蜘蛛丝是一种特殊的生物聚合物,与胶原(组成皮肤和骨头的材料)相关,但是蛛丝的结构要更加复杂。研究团队正在研究蛛丝的分子结构,以期获得生产从防弹背心到人工腱的材料。
亚格尔解释说,这个信息应该有助于提供一个丰富的仿生材料工程结构的蓝图,譬如合成纤维的精密材料工程,它可以创造更强大、更具延展性和更多的弹性材料。
他们还研究了蛛丝独一无二的“超收缩”性能,即蜘蛛能拖牵蛛丝编织成球体。当暴露于高湿度中,蜘蛛丝还能吸收水分,这种吸水行为能提高蜘蛛丝的收缩能力,因此,通过简单调整含水量,就可以对蛛丝的机械性能进行调节。
【DI竞技】
挑战:制作一个网, 然后承重弹珠。
要求:你们要制作一个网,网与圈的大小有关。用一个直径为13cm的圈做网,但圈与做成的网不能直接接触立柱和桌面,邮寄标签纸不能直接接触圈与立柱。弹珠释放时其高度必须在网的上方30cm处以自由落体的方式释放。
材料:4根吸管、4枚回形针、5张邮寄标签纸、1根50cm长的细绳、1張铝箔纸、2个高尔夫球、2个纸杯、1张报纸、10颗弹珠、1把卷尺(卷尺用来测量,不可以被破坏)。
【创想攻略】
制作一个“网”,固定在立柱上,承重弹珠。
“释放弹珠时,如低于30cm释放,则不计入成绩,弹珠也不能取回”,必须保证“网”的深度与面积,否则弹珠在30cm高处释放碰撞后会弹出。
释放高度不低于30cm,对承重装置的韧性有一定要求,需要分析判断材料的性能、形状以及数量,策略地进行材料选择。
“圈与做成的网不能直接接触立柱和桌面,邮寄标签纸不能直接接触圈与立柱。”说明必须通过间接方式连接。
使用报纸和圈来制作“网”装置。
用报纸包住大圈,报纸边缘折入大圈内。
用细绳来连接“网”装置和立柱,将细绳平均分为4段。
用回形针固定大圈和报纸。细绳穿过大圈与立柱相连。
完成测试,可以承重10颗弹珠。
【思维升级】
放弹珠过程中,如果网和立柱的连接断了,是否可以进行修补?
逆时针方向搓细绳,可以将它平均分成4根。
如何用回形针固定报纸和大圈?
【挑战延伸】
如果把圈换成直径更小的圈呢,你会有什么更好的创意吗?
【分享交流】
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从负重上来讲,蜘蛛丝至少是钢琴线的5倍。蜘蛛丝是一种特殊的生物聚合物,与胶原(组成皮肤和骨头的材料)相关,但是蛛丝的结构要更加复杂。研究团队正在研究蛛丝的分子结构,以期获得生产从防弹背心到人工腱的材料。
亚格尔解释说,这个信息应该有助于提供一个丰富的仿生材料工程结构的蓝图,譬如合成纤维的精密材料工程,它可以创造更强大、更具延展性和更多的弹性材料。
他们还研究了蛛丝独一无二的“超收缩”性能,即蜘蛛能拖牵蛛丝编织成球体。当暴露于高湿度中,蜘蛛丝还能吸收水分,这种吸水行为能提高蜘蛛丝的收缩能力,因此,通过简单调整含水量,就可以对蛛丝的机械性能进行调节。
【DI竞技】
挑战:制作一个网, 然后承重弹珠。
要求:你们要制作一个网,网与圈的大小有关。用一个直径为13cm的圈做网,但圈与做成的网不能直接接触立柱和桌面,邮寄标签纸不能直接接触圈与立柱。弹珠释放时其高度必须在网的上方30cm处以自由落体的方式释放。
材料:4根吸管、4枚回形针、5张邮寄标签纸、1根50cm长的细绳、1張铝箔纸、2个高尔夫球、2个纸杯、1张报纸、10颗弹珠、1把卷尺(卷尺用来测量,不可以被破坏)。
【创想攻略】
制作一个“网”,固定在立柱上,承重弹珠。
“释放弹珠时,如低于30cm释放,则不计入成绩,弹珠也不能取回”,必须保证“网”的深度与面积,否则弹珠在30cm高处释放碰撞后会弹出。
释放高度不低于30cm,对承重装置的韧性有一定要求,需要分析判断材料的性能、形状以及数量,策略地进行材料选择。
“圈与做成的网不能直接接触立柱和桌面,邮寄标签纸不能直接接触圈与立柱。”说明必须通过间接方式连接。
使用报纸和圈来制作“网”装置。
用报纸包住大圈,报纸边缘折入大圈内。
用细绳来连接“网”装置和立柱,将细绳平均分为4段。
用回形针固定大圈和报纸。细绳穿过大圈与立柱相连。
完成测试,可以承重10颗弹珠。
【思维升级】
放弹珠过程中,如果网和立柱的连接断了,是否可以进行修补?
逆时针方向搓细绳,可以将它平均分成4根。
如何用回形针固定报纸和大圈?
【挑战延伸】
如果把圈换成直径更小的圈呢,你会有什么更好的创意吗?
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