1.1.2 蜘蛛的种类
蜘蛛是一类多样群体,有100多纲37 000多目[12]。不同种类的蜘蛛分泌的具有相同作用的蛛丝在性质上也有很大差别[13]。根据Blackledge[14]等文献提供的方法,对不同种类的牵引丝进行拉伸测试发现,尽管不同种类的牵引丝的拉伸行为相似,但它们的具体拉伸特征和性能还是有很大差异的。
1.1.3 蜘蛛的大小
在相同种类的蜘蛛中,体积的不同,蛛蛛丝的性能也存在明显差异,尤其是对牵引丝的影响很大。由于牵引丝被称为“蜘蛛的生命线”,所以蜘蛛在爬行过程中所产生的纤维首先必须确保蜘蛛自身的安全。Osa—ki[15]等在研究中发现,人工卷取的蜘蛛牵引丝的力学性能与蜘蛛的体重有相关性,一般来说,屈服应力为其体重的2倍,断裂应力为其体重的6倍。Griffiths.J.R[16]的研究结果也表明,较大的蜘蛛所分泌的丝纤维的细度也相应较大,卷取的牵引丝强力约为蜘蛛自身重量的3倍。相同条件下,个体越大的蜘蛛,其牵引丝的力学性能也越好。
1.1.4 蜘蛛的生存方式
相同种类的蜘蛛,由于生存方式的差别,蜘蛛丝的性能也会有差异。M.A.Garrido[17]等人研究了不同重量的蜘蛛在自由下落时牵引丝的力和位移的关系,同时与水平爬行时蜘蛛牵引丝的应力一应变曲线比较,发现蜘蛛能根据负载条件的变化调整牵引丝的细度。水平爬行时,蜘蛛不存在随时掉落的危险,尽管其生命线(牵引丝)的连接作用依然维持,但纤维的细度不足以承受突然下落带来的负载;垂直爬行时,蜘蛛随时处于坠落的危险中,因此牵引丝拥有较大的细度能够为突然下落提供安全保障。
1.1.5 蜘蛛的生存环境
相同种类的蜘蛛,由于生存环境的差别,蜘蛛丝的性能也会有差别。研究表明[18]:蜘蛛丝的结晶区由8一折叠结构的聚丙氨酸链段形成的栅片堆积而成,这些结晶区存在于由富含甘氨酸的区域构成的非结晶区内。水分子进入蜘蛛丝纤维后,氢键断裂,分子间作用力减弱,在外力作用下,分子间容易发生相对滑移,导致纤维强度下降。与一般情况不同的是,蜘蛛牵引丝随湿度的提高,断裂伸长率也减小。
1.1.6 蜘蛛丝的超收缩现象(SC)
牵引丝、框丝在水中具有收缩性能。潘志娟、盛家镛和陈宇岳等对大腹圆蛛牵引丝的收缩性能进行研究发现,常温下蜘蛛丝的收缩率达50%以上。蜘蛛大囊状腺(MAS)分泌的丝纤维在无约束状态下放入水中,丝纤维会充分收缩,这一现象称为超收缩(SC)现象,并且在此过程中,丝纤维刚度也随之降低几个数量级。Gosline等的研究表明,SC与蜘蛛丝的力学行为密切相关[19]。
1.2微观因素
1.2.1 氨基酸
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