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显微镜(SEM)的观察构成蛛丝的纳米纤维结构
所属分类：显微镜百科 点击次数：212 发布日期：2022-06-20
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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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