Spinnenwebben zijn bestand tegen de impact van een roofdier en helpen toch bij het vangen en detecteren van kleine prooien. Spinnen ontwerpen deze lichtgewicht netwerken voor sterkte en elasticiteit met behulp van verschillende zijde en geometrische structuren. Onlangs, onderzoekers hebben een nieuw energieabsorptiemechanisme ontrafeld dat verklaart hoe spinnenwebben tegelijkertijd gevoelig en slagvast kunnen zijn. Het onderzoeksteam rapporteert hun bevindingen in Technische Natuurkunde Brieven .

Spinnen harmoniseren spiraal- en radiale zijde om het absorptievermogen van hun web te verbeteren. Spiraalzijde is zacht en rekbaar, terwijl radiale zijde meestal stijf en uniform is. De onderzoekers ontdekten dat spiraalzijde een duidelijke gradiëntvariatie vertoont langs de radiale spaken die zich naar buiten uitstrekken vanuit het midden van het web. Hun resultaten laten ook zien dat vanwege de optimale mechanische eigenschappen van zijde, een spinnenweb kan op elk punt op het web een bijna uniforme energieabsorptie vertonen.

Bestaand onderzoek vergeleek de structurele en materiële verschillen tussen webben om verschillende niveaus van energieabsorptie te verklaren. Hier, de onderzoekers analyseerden de materiaaleigenschappen van het web om te begrijpen hoe de wisselwerking tussen verschillende zijde en geometrische structuren de energieabsorptie beïnvloedt.

Dit is het eerste werk dat de verschillen tussen spiraalzijden over hetzelfde web evalueert. De bevindingen tonen aan dat de gradiëntvariaties in spiraalzijden significant en herhaalbaar zijn, ongeacht de draaddikte, webdimensie, of kenmerken van de individuele spin.

Eerst, het team fokte orb-weverspinnen in hun laboratorium en ontwikkelde speciale houten frames om webmonsters te bevatten en te verzamelen. De onderzoekers beveiligden de webmonsters om vervorming te voorkomen en onderzochten de spiraalzijde onder een optische microscoop. Toen ze eenmaal de diameter van verschillende zijde hadden verkregen, de onderzoekers voerden uniaxiale spanningstests uit om de variërende sterkte en elasticiteit van de zijde te bepalen. De onderzoekers maten ook de aantaldichtheid van de lijmdruppels die zich op de spiraalvormige zijde vormen terwijl het web wordt geconstrueerd en verbinden de zijden spaken.

Volgens Xi-Qiao Feng, een professor aan de Tsinghua University in China en een auteur op het papier, het team ontdekte uiteindelijk dat "de spiraalzijde een duidelijke gradiëntvariatie vertoont in de trekstijfheid langs de radiale richting van het web. Vanwege de gradiëntvariatie in de eigenschappen van spiraalzijde, het web vertoont een bijna uniform vermogen om energie op te nemen, ongeacht de positie waar een vliegende prooi inslaat op het web."

Vooruit gaan, het team is van plan om het opvallende dynamische gedrag van spinnenwebben tijdens het vastleggen te onderzoeken. Verder, de principes die uit spinnenwebben zijn afgeleid, kunnen inzichten bieden voor het ontwerpen van slagvaste constructies of toekomstig land, lucht- en marinevoertuigen.