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- 科學(xué)家論證：蜘蛛絲具有半導(dǎo)體特性
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/9/7
我們已經(jīng)知道蜘蛛絲是一種很棒的材料，但科學(xué)家們?nèi)园l(fā)現(xiàn)了它新的潛在應(yīng)用價值。一支國際研究小組發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲的某些特性與半導(dǎo)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(jù)頻率阻擋某些聲音粒子(叫做“聲子”)，正如半導(dǎo)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(xué)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(xué)家能夠根據(jù)材料的這種特性對其進行調(diào)整使它應(yīng)該用在某種特殊的應(yīng)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(xiàn)能隙。
蜘蛛絲和橡膠一樣在力的相互作用基礎(chǔ)上擁有強大的彈力。這就是為什么有許多根據(jù)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)。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(zhì)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(zhì)組成成分的70%。這兩種氨基酸中有一種擁有高度有序的結(jié)構(gòu)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(dāng)蜘蛛網(wǎng)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(wǎng)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(dāng)Thomas等人研究了蜘蛛絲的微觀結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，拉伸或者放松蛋白質(zhì)鏈會改變材料的聲學(xué)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(zhuǎn)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(chǎn)生熱。通過這種方式產(chǎn)生熱流動，這就意味著你將一種非熱絕緣材料轉(zhuǎn)化成了熱絕緣材料�！�
如果科學(xué)家能夠復(fù)制出使蜘蛛絲變得如此特殊的晶體結(jié)構(gòu)，那么就能開發(fā)出一種新的合成導(dǎo)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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