عجیب ترین چیز در مورد عنكبوت ظاهرا تار تنیدن آن است ، در صورتی كه این جانور از خیلی لحاظ دیگر هم حیرت انگیز است .
عنكبوت را می توان در هر محیطی یافت . در هوا ، روی آب در سطح زمین یا زیر زمین اواع تختلف آن می توانند زندگی كنند . انداره ی آنها مختلف است طول كوچكترین آنها یكی دو میلیمتر ایت . اما طول بزرگترین آنها به 3 سانتی متر نیز میرسد . بعضی عنكبوت ها می توانند در تمام مدت سال بدون آب زندگی كنند . یك نوع ان به نام رطیل بزرگ میتواند پرندگان كوچك را هم بخورد و عمر آن به 15 سال می رسد.
مطلب مهم دیگر درباره ی آن ها این است كه عنكبوت ها جزو حشرات محسوب نمی شوند ، بلكه به خانواده ی مخصوصی به نام عنكبوتیان تعلق دارند . و فرق آنها با حشرات این است كه ، عنكبوتیان دارای 8 پا بوده ، و معمولا 8 چشم دارند. بال ندارند ، و بدنشان به دو قسمت تقسیم شده است .
عنكبوت معمولا تار می تند ، و در آن لحظه به انتظار می نشیند ، تا مگسی وارد تار شود . زیرا می داند كه مگس گرفتار خواهد شد ، كه برای عنكبوت غذای لذیذی محسوب می شود . حال در صورتی كه این تار چسبنده به مگس می چسبد ، و آن را به تله می اندارد ، پس چرا به خود عنكبوت نمی چسبد ؟ پاسخش این است كه تار به عنكبوت هم می چسبد . یك عنكبوت به همان سادگی كه مگس در تارش گرفتار می شود ، خود نیز میتواند در تار خود گرفتار گردد. اما دلیل این كه چنین اتفاقی نمی افتد ، این است كه تار عنكبوت به منزله ی خانه ی اوست ، و او از جزئیات خانه اش اطلاع دارد . هنگامی كه عنكبوت شروع به تنیدن تار می كند علاوه بر تارهای چسبنده رشته های بی خطری هم به كار می برد ، تا بدون چسبیدن به آن ها ، بتواند از روی شان بلغزد و خارج شود . پس تار عنكبوت دو نوع است ، كه یكی غیر چسبنده است ، و او به واسطه ی حس لامسه ی نیرومندی كه دارد ، این موضوع را تشخیص می دهد .
چرا پاهای عنکبوت به تارهایش نمی چسبد ؟
شاید به نظر عده ای آشیانه عنکبوتهای باغ اشرافی ترین خانه ها به حساب آید . زیرا این حشرات خانه های خود را ازتارهای ابریشم مانندی میسازند . شکم عنکبوتها در حکم سازنده این تارهاست . این کارخانه از ۱۲ غده مولد تار تشکیل شده است (گردآوری : انجمن ناجی)
عنکبوت در هنگام تولید تار میتواند هر نوع تاری که خواست تولید کند . زیرا هر تار از مواد خاصی تولید شده و برای انجام کار ویژه ای ترشح می شود .
نحوه تولید تار در عنکبوت بسیار پیچیده است . فقط عنکبوتهای ماده از تار لانه می سازند . عنکبوت برای اینکه بتواند حشرات را در لانه توری خود به دام اندازد , قسمتی از لانه را با تارهای چسبنده می سازد . ولی برای اینکه خودش در تله ای که برای حشرات پهن کرده است اسیر نشود یک نوع تار خشک نیز می تند و برای کلیه فعالیت های خود از آن استفاده می کند .
مرکز لانه و به عبارتی سکوی انتظار عنکبوت کاملا از این نوع تار ساخته شده است . این تارها را یک جفت غده بطری شکل می سازند . از سکوی انتظار تارهای دیگری به صورت شعاعهایی خارج می شوند که از تار خشک ساخته شده اند . توسط این غدد تولید می شوند . اما تارهای چسبنده که به صورت مارپیچ بین شعاعها تنیده شده و از مرکز تا پیرامون لانه کشیده شده اند از دو جفت غده دیگر ترشح می شود یک غده تار خشک تولید می کند و دیگری هنگام خروج تار آن را به ماده چسبناک آغشته می کند .
اگر حشرات پرنده به تور عنکبوت برخورد کنند این ماده به بدنشان می چسبد و اسیرشان می کند . عنکبوت در هنگام فعالیت در لانه به دقت مراقب است تا در تارهای چسبنده خود گرفتار نشود . مهمترین عاملی که عنکبوت را از افتادن در دام خود حفظ می کند ساختمان پاهایش می باشد . با گیره ها و موهایی که در انتهای پاهایش دارد می تواند تارهای خشک را بگیرد .
عامل دیگر را می توان عمودی نبودن یا مورب بودن ساختمان لانه ذکر کرد . این زاویه انحراف از یکسو به عنکبوت امکان استراحت در قسمت پشتی لانه اش را می دهد و از سوی دیگر به وی اجازه می دهد تا از تارهای خشک بالا و پایین برود و با تارهای چسبناک تماس پیدا نکند .
برگرفته از کتاب : معماری حیوانات
نویسنده : کارل وان فریش مترجم : رضا روحانی
برای توضیح این پدیده 3 فرضیه مطرح شده است:فرضیه ی اول وجود یک نوع روغن را مطرح می کند، که این روغن از عنکبوت ترشح می شود و خاصیت ضد چسبندگی دارد. مشکل این فرضیه این است که چنین روغنی هنوز کشف نشده است!! پس فعلا مجبوريم اين فرضيه را كنار بگذاريم!فرضیه ی دوم بر اساس تنوع تارها مطرح شده است (گردآوری : انجمن ناجی) بسیاری از شبکه های تار عنکبوت تار هایی دارند که نسبت به تار های دیگر آن شبکه چسبندگی کمتری دارند. تار های غیر چسبنده در مرکز شبکه قرار دارند. همچنین تارهای شعاعی و رشته هایی که شبکه ی تار عنکبوت را به درخت یا سایر تکیه گاه ها متصل می کنند، غیر چسبنده هستند. برخی از پژوهشگران بر این باورند که عنکبوت ها هنگام حرکت بر روی شبکه ی تار، فقط روی این تار های غیر چسبنده راه می روند. ولی با نگاه کردن به عنکبوت ها در می یابیم که با آن که به نظر می آید که عنکبوت ها تار های غیر چسبنده را ترجیح می دهند، آن ها می توانند آزادانه بر روی شبکه ی تار حرکت کنند و بسیاری از تار ها، از جمله تار های خیلی چسبنده که از مرکز شبکه به صورت مارپیچ بیرون می آیند، را لمس کنند.فرضیه ی سوم این مورد (لمس تار های چسبنده) را توضیح می دهد. پای برخی از عنکبوت ها یک مکانیسم جدا کننده دارد. این مکانیسم باعث می شود که عنکبوت بتواند خیلی سریع خودش را از تار چسبنده جدا کند. یک سازگاری آناتومیک باعث ایجاد این مکانیسم شده است (گردآوری : انجمن ناجی) هر پا به یک جفت قلاب خاردار و كشسان ختم می شود كه در راه رفتن به عنكبوت كمك ميكند. این قلاب ها به به سطوح گياهان می چسبند و در راه رفتن بر روي اين سطوح كمك ميكنند. اگر چنانچه اين قلابها بر روي رشتههاي چسبنده تار عنكبوت قرار گيرند به آنها ميچسبند و جدا نميشوند. اما قلاب دیگری نيز در بخش انتهايي پا وجود دارند كه با پرزهای خاردار و کشسان همکاری می کند تا پا را از رشته ی چسبنده جدا کند. این قلاب تار چسبنده را می گیرد و آن را در جهت مقابل می کشد، وقتی که قلاب آزاد می شود، قلابهاي خاردار با به حالت اول بر می گردند و با شدت تار را رها می کنند و با استفاده از این خاصیت فنری پا را آزاد می کنند.
ساختمان و کاربرد تار عنکبوت :
تار عنکبوت از پروتئین رشته ای فیبروئین ساخته شده است . این پروتئین از آمینو اسید های آلانین و گلیسین ، سرشار است . بیشتر رشته های پلی پپتیدی سازنده ی این پروتئین ، به صورت صفحات بتا آرایش یافته اند . این صفحات در زمینه ای از رشته های آمینو اسید به صورت صفحات آلفا جای گرفته اند . مارپیچ های آلفا با بی نظمی زیادی به هم پیچیده اند و همین بی نظمی باعث خاصیت کش سانی تار می شود .یکی از ویژگی های جالب تار عنکبوت این است که مقدار زیادی نمک و مواد ضد باکتری و ضد قارچ دارد که در برابر حمله ی باکتری ها و قارچ ها از آن محافظت می کند .
نحوه ی تولید تار : عنکبوت از آب به عنوان حلال پروتئین ابریشم خود استفاده می کند .در عنکبوت مجاری تار ریسی وجود دارند . در بخش ابتدای هر مجرا ، غده های ترشحی وجود دارند که پروتئین سازنده ی تار را ترشح می کنند .در این قسمت ملکول های پروتئین در حلال آب غوطه ورند و حالت بلور مایع دارند . در بخش دوم مجرا ، پمپ های پروتون ، فعالانه یون های H+ را به درون مجرا ترشح و آن جارا اسیدی می کنند در این محیط ، از خاصیت آب دوستی بلور مایع کاسته می شود .در نتیجه ، ملکول های آب از ابریشم تار جدا و به کمک پمپ Na+/K+ATPase از مجرا برداشته می شوند . مجرای تارریسی در انتهای خود باریک تر می شود . در نتیجه ی نیرویی که از عقب و دیواره ی مجرا به بلور مایع وارد می شود ، این بلور شکل رشته مانندی به خود می گیرد و با برداشت ملکول های آب حالت جامد تری پیدا می کنند . بخش بعدی مجرا نقش مرکز کنترل کیفیت را دارد و در صورتی که پیوستگی تار مشکل داشته باشد ، آن را بر طرف می کند . بخش انتهایی مجرا ، محل خروج تار ریسیده شده است .چون در این بخش ، تار حالت جامد تری به خود می گیرد ، غده های ویژه ای مواد لغزنده کننده ای را به سطح داخلی مجراترشح می کنند تا خروج تار تسهیل شود .
کاربرد های تار عنکبوت : تار عنکبوت از فولاد محکم تر است . با وجود این ، در مقایسه با فولاد بسیار سبک و انعطاف پذیر است . از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیده اند . این فولاد آن قدر محکم است که می توان از آن توری ساخت .و با آن یک بوئینگ 747 را متوقف کرد و در عین حال ، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که می توان از آن لباس تهیه کرد . بنابر این، کاربرد های آن در پزشکی و صنعت زیاد است .
کاربرد در پزشکی : به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف پذیری ، می توان از آن برای تهیه ی نخ جراحی ، زردپی و رباط مصنوعی و دستکش های جراحی بهره برد . تار عنکبوت نقش ضد عفونی کننده و پانسمانی نیز دارد . زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچ ها ، تارش را به مواد ضد باکتری و ضد قارچ آغشته می کند . از این رو می توان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد .
کاربرد در صنعت :
1. تولید طناب های بسیار محکم برای کوهنوردی ، چتر نجات و ....
2. تولید تور های ماهیگیری محکم
3. تولید لباس غواصی مقاوم در برابر کوسه ها
4. تولید لباس ضد گلوله
آیا میدانید عنکبوتها چرا و چگونه به صورت مارپیچ و دایره وار بسوی مرکز تارهای تنیده شده حرکت میکنند؟ زیرا مابین این تارهای کروی شکل، پره های درخشانی قرار گرفته است که از مرکز به سوی لبه های تار کشیده شده اند. تارهای تنیده شده مارپیچی، چسبناکند اما پره های ما بین این تارها چسبناک نیستند
ابريشم عنكبوت (ماده ابريشمين و چسبناك كه از عنكبوت مترشح ميشود) يك پليمر است (گردآوری : انجمن ناجی) پليمر، مولكول بزرگي است كه از يك رشته قسمتهاي مشابه هم تشكيل شده است، همانند يك زنجير كه از اتصال حلقه هاي مشابه هم شكل گرفته است (گردآوری : انجمن ناجی) در ابريشم عنكبوتها اين حلقه ها از پروتئين و شكر تشكيل شدهاند. اين ماده ابريشم مانند و چسبناك از قسمتهاي توپي شكل واقع در بخش انتهايي پشت عنكبوت بنام Spinnerets، ترشح ميشود. معمولاً يك جفت Spinnerets ، اين ماده ابريشم را ميسازند، اغلب عنكبوتها داراي چهار تا شش Spinnerets ميباشند.
زمانيكه عنكبوت ماده ابريشم چسبناك را از خود ترشح ميكند. بخش چسبناك همانند روكش بر روي تار قرار ميگيرد. هنگاميكه يك تار تنيده شد، عنكبوت آن را با پاي خود كشيده و رها ميسازد و اين عمل باعث ميشود كه ماده چسبناك نه به صورت يك روكش بلكه بصورت حبابهاي ريز در تمام طول رشته تار تنيده شده قرارگيرد. چرا؟ علت آن بدرستي مشخص نيست. شايد حبابها قدرت نگهدارندگي و چسبندگي بيشتري دارند.
ماده ابريشم چسبناك مترشح از عنكبوت بر چند گونه بوده و بستگي به موارد استفاده آن دارد. علاوه بر تنيدن تار، عنكبوت از اين ماده چسبناك ابريشمي براي حفاظت از خود و تخمهاي خود و بعضي اوقات براي درهم پيچيدن حشراتي كه به دام انداخته و گاهي براي ساختن چترهاي نجات كوچك استفاده ميكند كه بهنگام وزش باد از اين سو به آن سوي تارهاي تنيده شده برود.
تمام گونه هاي عنكبوت اغلب اوقات در حال تنيدن و كشيدن تار هستند، مگر آن كه گرسنه باشند. بعضي از عنكبوتها براي مدت طولاني بر روي تارهاي تنيده شده خود زندگي ميكنند، در حاليكه برخي ديگر از عنكبوتها هر روز تار عنكبوت جديد مي تنند . از آنجاييكه ماده ابريشم عنكبوت موجود در تارها از پروتئين ساخته شده و تنيدن آن مستلزم صرف انرژي بسياري است، اين گونه از عنكبوتها معمولاً قبل از تنيدن تار جديد، تارهاي قديمي خود را ميخورند.
آيا طعم اين تارها بهتر از طعم حشرات است
تار عنکبوت از پروتئین رشتهای فیبروئین ساخته شدهاست (گردآوری : انجمن ناجی) این پروتئین از آمینو اسیدهای آلانین و گلیسرین، سرشار است (گردآوری : انجمن ناجی) بیشتر رشتههای پلی پپتیدی سازندهء این پروتئین، به صورت صفحات بتا آرایش یافتهاند. این صفحات در زمینهای از رشتههای آمینو اسید به صورت صفحات آلفا جای گرفتهاند. مارپیچهای آلفا با بی نظمی زیادی به هم پیچیدهاند و همین بی نظمی باعث خاصیت کش سانی تار میشود. یکی از ویژگیهای جالب تار عنکبوت این است که مقدار زیادی نمک و مواد ضد باکتری و ضد قارچ دارد که در برابر حملهء باکتریها و قارچها از آن محافظت میکند.
دلیل تار تنیدن عنكبوت
عنکبوت در محل زندگی خودش تارهایی را درست می کند تا بتواند به شکار مگس و حشرات کوچک نظیر آن پرداخته و غذایش را تهیه کند تارهایی که عنکبوت به وجود می آورد دارای یک شکل هندسی بسیار دقیق و اغلب زیبا می باشد این تارها با همه ی زیبایی و دقتی که در ساختمان آن ها به کار رفته است در حقیقت دامی مهلک و کشنده برای بسیاری از حشرات می باشد.
عنکبوت ها انواع متعددی دارند و هر نوعی از آن ها تارهای متفاوتی از نظر ساختمانی درست می کنند، تارها در ابتدا مایعی چسبنده اند که در مجاورت هوا خشک شده و شبیه نخ ابریشم می شود البته تمام عنکبوت ها برای شکار خودشان از این تارها استفاده نمی کنند بلکه بعضی به طور مستقیم به شکار کردن می پردازند.
تار عنکبوت چگونه ساخته می شود؟
بسیاری می پندارند که عنکبوت با ابریشم خود فقط تارهای ساده می تند در حالی که حقیقت آن است که هیچ جانداری به اندازه ی عنکبوت این همه از ابریشم استفاده های گوناگون نکرده است (گردآوری : انجمن ناجی)
منظور از ابریشم همان مایعی است که از اندام عنکبوت تراوش می شود. در شکم عنکبوت غده هایی جای گرفته اند که ابریشم تولید می کنند. در قسمت بالای شکمش نیز اندام ریسنده تعبیه شده است (گردآوری : انجمن ناجی) اندام ریسنده ی عنکبوت دارای سوراخ های بسیار ریزی است که ابریشم از درون آن با فشار بیرون می جهد. ابریشم بصورت مایع از اندام عنکبوت بیرون می آید ولی در مجاورت هوا بیدرنگ جامد و سفت می شود .
عنکبوت ابریشم های گوناگونی تولید می کند . یک نوع از آن ابریشم چسبنده است که عنکبوت آن را در تار ریسی به کار می برد که حشرات را به خود جذب و به دام مرگ گرفتارشان می کند . انواع دیگر تارهای عنکبوت این چسبندگی راندارند بلکه در استحکام بخشیدن به تارهای دیگر نقش پره های چرخ را بازی می کنند . نوعی دیگر از ابریشم به کار پیله سازی جانور می آید .
نحوهء تولید تار
عنکبوت از آب به عنوان حلال پروتئین ابریشم خود استفاده میکند. در عنکبوت مجاری تار ریسی وجود دارند. در بخش ابتدای هر مجرا، غدههای ترشحی وجود دارند که پروتئین سازندهء تار را ترشح میکنند. در این قسمت ملکولهای پروتئین در حلال آب غوطه ورند و حالت بلور مایع دارند. در بخش دوم مجرا، پمپهای پروتون، فعالانه یونهای H+ را به درون مجرا ترشح و آن جارا اسیدی میکنند در این محیط، از خاصیت آب دوستی بلور مایع کاسته میشود. در نتیجه، ملکولهای آب از ابریشم تار جدا و به کمک پمپ Na+/K+ATPase از مجرا برداشته میشوند. مجرای تارریسی در انتهای خود باریک تر میشود. در نتیجهء نیرویی که از عقب و دیوارهء مجرا به بلور مایع وارد میشود، این بلور شکل رشته مانندی به خود میگیرد و با برداشت ملکولهای آب حالت جامد تری پیدا میکنند. بخش بعدی مجرا نقش مرکز کنترل کیفیت را دارد و در صورتی که پیوستگی تار مشکل داشته باشد، آن را بر طرف میکند. بخش انتهایی مجرا، محل خروج تار ریسیده شدهاست (گردآوری : انجمن ناجی) چون در این بخش، تار حالت جامد تری به خود میگیرد، غدههای ویژهای مواد لغزنده کنندهای را به سطح داخلی مجراترشح میکنند تا خروج تار تسهیل شود.
کاربردهای تار عنکبوت
تار عنکبوت از فولاد محکم تر است (گردآوری : انجمن ناجی) با وجود این، در مقایسه با فولاد بسیار سبک و انعطاف پذیر است (گردآوری : انجمن ناجی) از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیدهاند. این فولاد آن قدر محکم است که میتوان از آن توری ساخت. و با آن یک بوئینگ 747 را متوقف کرد و در عین حال، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که میتوان از آن لباس تهیه کرد. بنابر این، کاربردهای آن در پزشکی و صنعت زیاد است (گردآوری : انجمن ناجی)
کاربرد در پزشکی
به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف پذیری، میتوان از آن برای تهیهء نخ جراحی، زردپی و رباط مصنوعی و دستکشهای جراحی بهره برد. تار عنکبوت نقش ضد عفونی کننده و پانسمانی نیز دارد. زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچها، تارش را به مواد ضد باکتری و ضد قارچ آغشته میکند. از این رو میتوان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد.
کاربرد در صنعت
· تولید طنابهای بسیار محکم برای کوهنوردی، چتر نجات
· تولید تورهای ماهیگیری محکم
· تولید لباس غواصی مقاوم در برابر کوسهها
· تولید لباس ضد گلوله
خلق مواد برتر با تقلید از عنکبوت
پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس ( UCLA ) براین باورند که با مطالعه توانمندی عنکبوتها در تنیدن تار میتوان به راز تولید مواد قوی تر و بهتر پی برد . بنابراظهار نظر توماس هان، استاد دانشگاه مکانیک و هوا فضا دانشگاه کالیفرنیا و فرانک کو استاد دانشگاه در کسل، مهندسان میتوانند با تقلید از قدرت عنکبوت در تنیدن تار، فرایند طراحی مواد را بهبود بخشند . به این ترتیب آنها میتوانند کارآیی محصولات گوناگونی را از راکت تنیس گرفته تا بمب افکن استلیث بهبود بخشند . آزمایشهای انجام شده توسط پرفسور کو نشان میدهند که تار عنکبوت در برابر تغییر خواص، فوق العاده مقاوم است و میتوان آن را در هوا یا زیر آب تنید .
الیاف تار عنکبوت و ظرافت آن – قطری در حدود 02/0 میکرون – برتریهای فراوانی دارند . ویژگیهای ذاتی تارعنکبوت برای مهندسان که در حال طراحی مواد برای مشتریان و بازار صنعتی هستند، بسیار جذاب است . پرفسور هان میگوید : « به طور معمول میتوان موادی فوق العاده قوی ساخت ولی با این کار چقرمگی کاهش مییابد . هم چنین میتوان موادی با چقرمگی فوق العاده بالا ساخت ولی استحکام کاهش خواهد یافت . ترکیب این دو ویژگی همان گونه که در تار عنکبوت مشاهده میشود، هدف ماست . »
پرفسور کوکه سال هاست عمر خود را صرف مطالعه الیاف عنکبوت کردهاست، در ژانویه 2002 به دوست و همکار قدیمی خود پرفسور هان در UCLA پیوست تا چند پروژه پژوهشی را رهبری کند . این پروژهها تحت تأثیر ویژگیهای چشمگیر تار عنکبوت تعریف شدهاند .
به عنوان مثال پرفسور هان، یک پلیمر را که با ذرات نانو متری تهیه شده توسط پرفسور ریچارد کانر در دانشکده شیمی دانشگاه کالیفرنیا تقویت میکند تا بتواند یک نانو کامپوزیت قوی تر با کارآیی بهتر بسازد . پرفسور هان با یک پلیمر پایه ( شبیه به ماده بیولوژیکی است که عنکبوت برای تنیدن تارش استفاده میکند ) آغاز کرده و ذرات نانو متری با ویژگیهای مشخص را به آن میافزاید تا کامپوزیتهایی با کارآییهای گوناگون بسازد . پرفسور کو میگوید : « یک عنکبوت قدرت فوق العادهای در تغییر ویژگیهای تارش برای کارهای گوناگون دارد . این همان چیزی است که ما به دنبال آن هستیم . »
پرفسور هان توانست با افزودن نانو صفحات گرافیتی، مادهای با خواص الکترو مغناطیسی بهتر از جمله رسانایی بالا تهیه کند . این ویژگی در ساخت هواپیما بسیار مهم است . پرفسور هان میگوید : « دیگر نباید نگران امواج الکترو مغناطیس و بارهای الکترو استاتیک که با عملکرد اجزای الکترونیکی تداخل میکنند باشید . » او میافزاید : « اگر رعد و برق به بال هواپیما که با مواد ضعیف ساخته شدهاست برخورد کند یک سوراخ بزرگ در آن ایجاد میکند . » قابلیت افزایش کارآیی یک کامپوزیت صنایع گوناگون را بهره مند میسازد . پرفسور هان که مدت سی سال است با نیروی دریایی و نیروی هوایی آمریکا کار میکند، اشاره میکند که محرکی قوی برای به کارگیری مواد با کارآیی بالا در صنایع هوا فضا وجود دارد . کاربردهای فضایی، ماهوارهها و هواپیماهای استیلث هم گی به دقت بالا، کنترل حرارت، کنترل سفتی، پایداری و جذب رادار نیاز دارند . »
اگرچه به کارگیری ذرات میکرونی در طراحی مواد مدتهای زیادی است معمول است، پرفسور هان ذرات نانو متری را برای افزایش کارآیی مواد به کار گرفتهاست . او میگوید : « هنگام به کارگیری ذرات با اندازه میکرونی استحکام کاهش مییابد، در حالی که با استفاده از ذرات نانومتری، کارآییهایی هم چون ویژگیهای الکترو مغناطیسی ماده افزایش مییابند، بدون این که استحکام آن دچار کاستی شود . »
پرفسور کو میگوید : « فن آوری نانو به ما اجازه میدهد به آن چیزی که تأثیر کوانتومی نامیده میشود، دست یابیم . » این تأثیر کوانتومی است که علت افزایش کارآیی به صورت فزاینده، سریع تر شدن واکنشهای شیمیایی و حرکت الکترونها و هدایت بهتر حرارت را توضیح میدهد . در مقیاس نانو، به علت ریز بودن مواد و چسبندگی اتمها ماده قوی تر میشود .
در حالی که پرفسور هان آزمایشاتی برای افزایش کارآیی نانو کامپوزیتها انجام میدهد، پرفسور کو روی الیاف و نانو کامپوزیتهای به شکل الیاف کار میکند . پرفسور کو معتقد است یک وجه مهم تارعنکبوت، شکل رشتهای آن است . در حالی که یک عنکبوت قادر است دستهای از تارهای خود را بدون هیچ کوشش قابل ملاحظهای تولید کند، انسان باید فرآیندهایی همانند ریسندگی الکترواستاتیک یا الکترو ریسندگی را برای تولید الیاف در مقیاس نانو به کار گیرد .
فرآیند الکترو ریسندگی، قابلیت ساخت الیافی با قطر کمتر از 100 نانو متر ، 1000 برابر نازک تر از موی انسان را داراست . برای ریسندگی یک پلیمر مایع با دستگاهی شبیه به سوزن روی یک صفحه متصل به زمین، از بار الکتریکی استفاده میشود . این الیاف فوق العاده ظریف دارای خلل و فرج بسیاری بوده و سطح ویژه بالایی دارند، از نظر تجاری و علمی نانو الیاف به شدت مورد توجه قرار گرفتهاند .
به گفته پرفسور کو یکی از برتریهای شکل رشتهای، قابلیت فرم دهی آن به شکل دلخواه است (گردآوری : انجمن ناجی) یک ورق صلب را نمیتوان به هر شکلی در آورد، در حالی که الیاف را میتوان به شکلهای هندسی گوناگون شکل دهی کرد .
به دلایل مشابه، پرفسور هان از ذرات نانو متری برای افزایش ویژگیهای یک پلیمر استفاده میکند . پرفسور کو میگوید : « نانو الیاف به جهات مختلف از الیاف میکرونی بهترند . نانو الیاف سطح بیشتری برای کارکردن دارند . هنگامی که شما مادهای با قطر بسیار کم در اختیار دارید، سطح زیادی برای واکنش شیمیایی در اختیار دارید . یعنی وقتی ضخامت بسیار کم باشد، با مقدار ماده مساوی، قابلیت واکنش ماده با دیگر مواد بهتر است . »
کاربردهای بالقوه مواد ساخته شده با نانو ذرات، طیف وسیع و شناخته شدهای دارند . این کاربردها عبارتند از کامپیوترهای همراه، مخازن ذخیره انرژی هیدروژنی و دارو رسانی . حوزه الکتریک نیز تحت تأثیر نانو ذرات قرار گرفتهاست . سیمها و لوازم الکترونیک کوچک تر شدهاند ولی به لحاظ قدرت و سرعت رشد یافتهاند . سازندگان لوازم صنعتی نیز فن آوری نانو را برای ساخت لوازم ورزشی از جمله راکت تنیس به کار میگیرند .
پرفسور کو میگوید : « ممکن است عنکبوتها هنوز پاسخهای بیشتری برای مهندسان در زمینه ساخت مواد برتر و محصولات بهتر داشته باشند . » پرفسور کو، تار عنکبوت را یکی از جذاب ترین مواد موجود در طبیعت میداند . به گفته او میتوان از عنکبوتها نکات بیشتری را فرا گرفت و هنوز رازهایی برای حل باقی ماندهاست .
راز استحكام تارهای عنكبوت
دانشمندان همچنین دریافتهاند که فیبرهای ابریشم عنکبوتها از دو جزء اصلی آمورف نرم و سخت بلوری تشکیل شدهاند. ...
به گزارش ایسنا؛ عنکبوت ها تار ابریشمی را برای استفاده در تارهای خود و همچنین آویزان کردن خود از آن می تنند.
دانشمندان بر این باور هستند که دلیل این استحکام باورنکردنی در ترکیب منحصر به فرد آن از یک ماده چسبنده و لزج بی شکل و یک ماده سخت بلورین نهفته است (گردآوری : انجمن ناجی)
این مواد به صورت جداگانه از تاثیر زیادی برخوردار نیستند اما وقتی با هم ترکیب می شوند به تولید تار ابریشمی با قدرتی چند منظوره منجر می شوند.
در این پژوهش که توسط محققان موسسه علوم نظری هایدلبرگ در آلمان انجام شده به معماری فیبرهای ابریشمی از سطوح بالای اتمی نگاه شده است (گردآوری : انجمن ناجی)
محققان اطلاعات جدیدی در مورد ساختار مولکولی به دست آوردند که زمینه ساز ویژگی های شگفت انگیز مکانیکی مواد طبیعی هستند.
به گفته این دانشمندان، فیبرهای ابریشمی از خصوصیات جالب مکانیکی برخوردارند. آنها از استحکامی برابر با استیل برخوردارند.
دانشمندان همچنین دریافته اند که فیبرهای ابریشم عنکبوت ها از دو جزء اصلی آمورف نرم و سخت بلوری تشکیل شده اند.
دانشمندان برای دستیابی به درک بهتر از کارایی این فیبرها یک روش محاسباتی بالا به پایین چند بعدی را اجرا کردند كه از سطح اتم های سازنده زیرواحدهای آمورف و بلوری آغاز شده بود و محققان به تشریح همکاری های این اجزای اصلی پرداختند.
محققان از هر دو شبیه سازی مولكولی برای مطالعه زیرواحدهای تک و جفت و شبیه سازی المان محدود برای یک مدل فیبر جامع استفاده کردند.
آنها دریافتند که زیرواحدهای آمورف نرم مسوول کشش ابریشم بوده و همچنین به توزیع فشار کمک می کند.
حداکثر سختی ابریشم نیازمند میزان مشخصی از زیرواحدهای بلوری بوده و به شیوه ای که زیرواحدها در فیبر توزیع شده اند بستگی دارد.