Spider-Mans Web: Von der Wissenschaft erklärt!

Spider-Mans Netze sind ziemlich beeindruckend und können Spideys Gewicht tragen, während er durch New York schwingt, Superschurken einfängt und sogar Autos über den Straßen der Stadt aufhängt. Woraus sind sie gemacht? Und wie werden sie hergestellt?





Spinnennetze sind notorisch stark, Spinnenseide soll ein Zugfestigkeit von bis zu 1,75 Gigapascal (GPa) oder etwas mehr als 178 Kilogramm pro Quadratmillimeter im Querschnitt (um US-Leser das Nachschlagen zu ersparen, sind 178 Kilogramm 392,4 Pfund). Die Zugfestigkeit ist die Kraft, der ein Material standhalten kann, wenn es gezogen wird, bevor es bricht.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind noch stärker und Wissenschaftler berichten, dass sie damit umgehen können 63 GPa oder mehr. (Obwohl nach dem 1986 Offizielles Handbuch des Marvel-Universums , Spideys Netze bestehen aus einem nylonähnlichen Material, das nur mickrige 54 Kilogramm pro Quadratmillimeter oder 0,5 GPa tragen kann.)



Aber kann allein die Stärke eines bestimmten Materials die Eigenschaften von Spideys Netz erklären?

Das eigentliche Material, aus dem das Web besteht, wäre wahrscheinlich nur ein Teil der Gleichung, sagt Suveen Mathaudhu , ein Programmmanager in der Abteilung für Materialwissenschaften des US Army Research Office, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften an der NC State und eingefleischter Comic-Fan. Auch die Webstruktur in verschiedenen Längenskalen wäre enorm wichtig.

weil Rhett Allain , bei Wired.com Punktphysik Blog, hat bereits gute Arbeit geleistet, darüber zu sprechen die Physik des Webslinger-Netzes , wollten wir über die Bedeutung der Struktur des Webs sprechen.



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Mathaudhu stellt fest, dass Markus Bühler , ein MIT-Professor, der an Spinnenseide geforscht hat, berichtet im Jahr 2011 dass die einzigartige Ausrichtung und Eingrenzung der nanoskaligen Fibrillen in Spinnenseide die paradoxe Stärke, Zähigkeit und Dehnbarkeit erklären, die wir in einem ansonsten schwachen Material sehen.

Denken Sie an Brückenkabel oder Kletterseile, sagt Mathaudhu. Sie sind nicht nur ein Bündel paralleler Fasern; Sie sind eine Sammlung hierarchisch angeordneter Fasern, die so miteinander verbunden sind, dass Reibung und Bindung zwischen den Fasern ihre Leistung verbessern.

Die Struktur des Webs ist also eindeutig wichtig. Aber woraus besteht das Web eigentlich?

In seinem Beitrag stellt Allain die Hypothese auf, dass das Netz aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen bestehen könnte. Wenn ja, werden wir eher früher als später etwas Spidey-artiges sehen.

Horatio Espinosa , Professor an der Northwestern University, hat studiert, wie man hierarchisch bündeln und verbinden einzelne Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit hochenergetischer Bestrahlung auf eine Weise, die die übergreifende Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit der Nanoröhren verbessert, sagt Mathaudhu. (Und wenn eine radioaktive Spinne einen normalen Kerl in Spider-Man verwandeln könnte, kann sie vielleicht etwas ähnlich Spektakuläres für Kohlenstoff-Nanoröhrchen tun?)

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Kurz gesagt, Comics (und Filme) können am besten genossen werden, wenn wir unseren Unglauben aufheben. Aber auch die Tatsache, dass sie uns inspirieren können, Fragen nach dem Machbaren zu stellen, ist ebenfalls zu feiern. In diesem Fall erinnert es uns daran, dass die Form die Funktion beeinflusst – und dass Forscher an Projekten arbeiten, die verblüffen könnten (auch wenn sie keine Spider-Man-Netze erstellen).

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf der NC State University Die Zusammenfassung unter dem Namen Was macht Spider-Mans Web so stark? und wird mit Erlaubnis reposted .

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