研究人員發現，蜘蛛絲已經被認為是其重量最堅固的材料之一，但它具有另一種不同尋常的特性，可能導致新型人造肌肉或機器人執行器。
研究小組發現，彈性纖維對濕度的變化反應非常強烈。當空氣中的相對濕度超過一定水平時，它們突然收縮並扭曲，從而施加足夠的力，從而有可能與作為執行器的其他材料競爭，這些執行器是為執行某些活動而移動的設備，例如控制閥門。
研究結果今天在該雜誌上報導 科學進步，由麻省理工學院土木與環境工程系系主任Markus Buehler教授，前博士後Anna Tarakanova和MIT的本科生許志安（Charaire Hsu）發表。劉大標，華中科技大學副教授，中國武漢；和另外六個。
研究人員最近發現了蜘蛛絲的一種特性，稱為超收縮，其中纖細的纖維可以響應水分的變化而突然收縮。新發現是，不僅螺紋收縮，而且同時扭曲，從而提供了強大的扭轉力。 “這是一種新現象，”比勒說。
“我們最初是偶然發現的，”劉說。 “我和我的同事們想研究濕度對蜘蛛拉鏟絲的影響。”為此，他們將重錘懸掛在絲綢上，製成一種擺錘，然後將其封閉在一個室內。娛樂城比較ey可以控制內部的相對濕度。 “當我們增加濕度時，擺錘開始旋轉。這超出了我們的預期。這真的讓我感到震驚。”
該團隊測試了許多其他材料，包括人發，但在他們嘗試的其他材料中沒有發現這種扭曲動作。但劉說，他立即開始考慮這種現象“可能會被用於人造肌肉。”
“對於機器人技術界來說，這可能非常有趣，” Buehler說，這是一種控制某偏財運意思些類型的傳感器或控制設備的新穎方法。 “通過控制濕度來控制這些運動非常精確。”
威斯康星大學麥迪遜分校的物理，化學和材料科學教授Pupa Gilbert說：“這是一個了不起的發現，因為用蜘蛛牽引鏟絲測量的扭轉是巨大的，每毫米長度大約有一個完整的圓。”沒有參與這項工作的人。吉爾伯特補充說：“這就像一根繩子，它會根據空氣濕度而扭曲和不扭曲。可以利用導致這種出色性能的分子機制來構建濕度驅動的軟機器人或智能織物。”
蜘蛛絲因其出色的強度重量比，柔韌性，韌性或回彈力而聞名。世界各地的許多團隊正在努力在基於蛋白質的纖維的合成版本中復制這些特性。
儘管從蜘蛛的角度來看，這種扭曲力的目的尚不清楚，但研究人員認為，響應水分而產生的超收縮可能是確保網幅響應露水而被拉緊的一種方法，也許可捕魚達人-遊戲以保護其免受損壞和最大限度地提高蜘蛛對振動的響應能力，以使蜘蛛能夠感知獵物。
布勒說：“我們尚未發現這種扭曲運動具有生物學意義”。但是，通過結合實驗室實驗和計算機分子建模，他們已經能夠確定扭曲機制的工作原理。事實證明，這種折疊基於一種稱為脯氨酸的特殊蛋白質構建模塊的折疊。
研究這種潛在機理需要詳細的分子建模，這是由Tarakanova和Hsu進行的。 Hsu解釋說：“我們試圖找到合作者在實驗室中發現的分子機制。”基於脯氨酸，“我們實際上找到了一種潛在的機制。”他們表明，採用這種特定的脯氨酸結構後，在模擬中總會發生扭曲，但如果沒有扭曲，則不會發生扭曲。
“蜘蛛吊索絲是一種蛋白質纖維，”劉說。 “它是由兩種主要的蛋白質組成的，分別稱為MaSp1和MaSp2。”對扭曲反應至關重要的脯氨酸存在於MaSp2中，當水分子與其相互作用時，它們以不對稱的方式破壞其氫鍵，從而引起旋轉。旋轉僅沿一個方向進行，並且旋轉的相對濕度約為70％。
“蛋白質具有內置的旋轉對稱性，” Buehler說。並通過其扭轉力使“全新的材料類別”成為可能。現在已找到此屬性，他建議娛樂城pttests，也許可以在合成材料中復制。 “也許我們可以製造出一種可以重複這種行為的新型聚合物材料，” Buehler說。
“絲綢具有應對外部觸發（例如濕度）的獨特傾向，可以利用它來設計可響應性的基於絲綢的材料，這種材料可以在納米級進行精確調節，”塔拉卡諾娃（Tarakanova）說。康涅狄格大學。 “潛在的應用是多種多樣的：從濕度驅動的軟機器人和傳感器到智能紡織品和綠色能源發生器。”
可能還會發現其他天然材料也具有這種特性，但事實並非如此。布勒說：“這種扭曲運動可能出現在我們尚未研究的其他材料中。”除了可能的人造肌肉外，這一發現還可能導致精確的濕度傳感器。
西北大學土木與環境工程和機械工程教授黃永剛說，這些研究人員“已經利用了絲綢對濕度的高靈敏度，並證明了它也可以以有趣的方式用於製造非常精確的扭轉執行器。”沒有參與這項工作。他說：“將絲線用作扭轉致動器是一個新穎的概念，可以在從電子到生物醫學等各個領域找到應用，例如吸濕性人造肌肉和濕度傳感器。”
黃補充說：“我對這項工作特別值得注意的是94大發網-娛樂城推薦它結合了分子建模，實驗驗證和深刻的理解，從而使化學鍵的基本變化擴大到mi88娛樂城肢端現象。從捕 魚 達人 機 台基礎科學的角度來看，這是非常重要的，對於應用程序也很令人興奮。”
本文已由麻省理工學院提供的材料重新發表。注意：材料可能已經過修改長度和 娛樂城app內容。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考：劉D.，塔拉卡諾娃A.，許C.，餘M.，鄭S.，餘L.，劉J.，何Y.鄧斯坦D.和Buehler （2019）。蜘蛛式牽引鏟絲作為受濕度驅動的扭轉執行器。科學進展，5（3），p.eaau9183。
