蜘蛛大壶状腺丝的反复拉伸力学行为和性能

利用电子万能试验机与激光拉曼光谱仪对蜘蛛大壶状腺丝的反复拉伸力学行为及其拉伸后蛋白二级结构的变化进行测试研究。结果表明,大壶状腺丝具有优良的反复拉伸特性,且越拉越硬,但其屈服强度基本保持不变;前后两组分别定伸长间隔15~25 s和5 min拉过屈服点甚至拉伸至加强区的力学行为曲线均重叠良好;前后两组拉伸长时间(≥23 min)间隔后,只需一次拉伸就能不受拉伸历史的影响重现之前的力学行为,表现出类似橡胶的粘弹性力学行为特征;大壶状腺丝被反复拉伸时无规则卷曲之间的氢键断裂,停止拉伸卸载松弛后间隔时间的延长使部分结构恢复,同时形成β-转角或β-弯曲以及PGⅡβ-折叠的新结构,经多次反复拉伸后原有的β-折叠结构逐渐被破坏,断裂时被全部破坏。本研究结果对人们进行新型功能纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。

横纹金蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系

采用电子单纤强力仪对横纹金蛛Argiope bruennichi卵袋框丝、卵袋外覆盖层丝被与卵袋内层丝3种不同功能蜘蛛卵袋丝的力学行为进行测试研究,采用电子天平对卵袋丝的生物学功能进行量化,拟探明蜘蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系。结果表明,与卵袋框丝相比,卵袋内层丝负荷-位移曲线弹性区增加、屈服区小、加强区平缓、延展性好;卵袋框丝具有反复拉伸的特性,力学行为重复性好;卵袋框丝、卵袋内层丝和卵袋外覆盖层丝被的屈服点和断裂点负荷均远大于卵块重量,说明雌蛛在后代的保护方面投入巨大; 3种卵袋丝均满足各自生物学或生态学功能对其断裂点负荷、延展性等力学性能的要求。这对人们进行新型纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。