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蜘蛛結(jié)網(wǎng)的過(guò)程及從中得到的啟示


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-12-05

       我們知道,吐絲結(jié)網(wǎng)是蜘蛛的本能。首先,蜘蛛會(huì)先向空中吐出一根長(zhǎng)長(zhǎng)的“搜索絲”,任其隨微風(fēng)或氣流飄蕩。之后,再放出一根懸垂絲,并在這根絲的中段加上第三根絲成Y形,形成蜘蛛網(wǎng)量初的3根不規(guī)則半徑。

       然后再加上50多條線(xiàn)就形成一張網(wǎng)的維形。接下的工作是鋪設(shè)螺旋線(xiàn),紡織成網(wǎng)。蜘蛛以網(wǎng)心為起點(diǎn),織出一根自?xún)?nèi)向外的螺旋線(xiàn),當(dāng)作下一道工序的“腳手架”。需要指出的是,直到“腳手架”搭好,蜘蛛所織出的網(wǎng)還沒(méi)有黏性,也就是說(shuō)還粘不住昆蟲(chóng)。這時(shí),蜘蛛便從外向網(wǎng)心開(kāi)始鋪設(shè)有黏性的絲,即捕食螺線(xiàn),同時(shí)把“腳手架”啃吃掉,完成最后一道工序。

       蜘蛛的這種天賦的才能給數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家?guī)?lái)啟示。其實(shí),化學(xué)家又何嘗不曾得到啟發(fā)呢?

蜘蛛網(wǎng)

       300多年前,英國(guó)有一位年輕的科學(xué)家經(jīng)常從早到晚,目不轉(zhuǎn)睛地觀察蜘蛛。他看見(jiàn)蜘蛛忙忙碌碌,吐絲織網(wǎng)。剛從蛛囊里拉出的細(xì)絲是黏液,迎風(fēng)一吹,一瞬間變成又韌又結(jié)實(shí)的蛛絲。這位青年科學(xué)家想,要能發(fā)明一個(gè)機(jī)器蜘蛛,“吃”進(jìn)化學(xué)藥品,抽出晶瑩的絲來(lái)紡線(xiàn)織布,那該多好啊!他一頭扎進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,擺弄起瓶瓶罐罐,用各種化學(xué)藥品做開(kāi)了試驗(yàn)。他用硝酸處理棉花得到了硝酸纖維素,把它溶解在酒精里,制成粘稠的液體,通過(guò)玻璃細(xì)管,在空氣中讓酒精揮發(fā)干以后,便成了細(xì)絲。這是世界上第一根人造纖維。但是這種纖維容易燃燒、質(zhì)量差、成本高,沒(méi)法用來(lái)紡紗織布。

       后來(lái),科學(xué)家模仿吐絲的蠶,將便宜、易得的木材里的木質(zhì)纖維素溶解在燒堿和二硫化碳里,做成黏液,再在水面下噴絲,拉出千絲萬(wàn)縷。這就是大名鼎鼎的“人造絲”(粘膠纖維)。它的長(zhǎng)纖維可以織成人造絲印花綢、人造絲襪。短纖維造出“人造棉”布、“人造毛”。它們穿著舒適,和棉麻織物差不多:透氣良好,容易吸水,可以染上漂亮的顏色,而且價(jià)格低廉,頗受歡迎。這樣,人造纖維在問(wèn)世僅30年后,就代替了1/10的棉、麻、絲、毛。

       可是,人們并不滿(mǎn)意。人造絲、人造棉潮濕的時(shí)候很不結(jié)實(shí),洗滌后容易變形,縮水嚴(yán)重。再說(shuō),人造纖維雖然擴(kuò)大了原料的來(lái)源,把不能直接紡紗織布的木材、短的棉花纖維、草類(lèi)利用了起來(lái),可是,資源畢竟有限。于是,人們把眼光從天然纖維跳到了礦物上,石頭、煤、石油能不能變纖維呢?

       后來(lái),德國(guó)出現(xiàn)了用煤、鹽、水和空氣做原料制成的聚氯乙烯纖維(氯綸)。它的化學(xué)成分和最普通的塑料一樣。這是最早的合成纖維。用氯綸織成的棉毛衫褲、毛線(xiàn)衣褲,既保暖又容易摩擦后帶靜電,穿著它,對(duì)治療關(guān)節(jié)炎還有好處。

       比氯綸晚幾年出世的尼龍(錦輪),比蛛絲還細(xì),但非常結(jié)實(shí),晶瑩透明,一下子以它巨大的魅力使人們著了魔。用尼龍絲織成的襪子結(jié)實(shí)耐磨,一雙頂四五雙普通的棉線(xiàn)襪穿用。曾經(jīng)很流行的“的確良”(滌綸),挺括不皺,是產(chǎn)量最大的一種合成纖維。腈綸,俗稱(chēng)“合成羊毛”,蓬松耐曬,用它做的毛線(xiàn)、毛毯、針織衣褲,我們都很熟悉。價(jià)廉耐用的維尼龍(維綸),織成維棉布,做床單或內(nèi)衣,吸水、透氣性跟棉織品差不多。維綸棉絮酷似棉花,人稱(chēng)“合成棉花”。除了滌綸、錦綸、腈綸、維綸四大合成纖維外,由丙烯聚合而成的丙綸一躍而起,成為合成纖維的新秀。

       丙綸是比重最輕的合成纖維,入水不沉。飛機(jī)上的毛毯、宇航員的衣服用它制作,可以減輕升空的負(fù)擔(dān)。如今,化學(xué)纖維的年產(chǎn)量已經(jīng)和天然纖維平起平坐了,而它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防事業(yè)上的作用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了天然纖維。不過(guò),今天規(guī)模巨大的“機(jī)器蠶”在日夜運(yùn)轉(zhuǎn),還多虧了蠶吐絲、蜘蛛織網(wǎng)給人們的啟示呢!


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