蜘蛛吐絲的奇妙機制

蜘蛛吐絲的奇妙機制
拍攝日期:2010/08/10
拍攝地點:新竹縣寶二環湖公路
拍攝對象:新蛛亞目 蟹蛛科 三角蟹蛛
Thomisus labefactus 體長約17mm

蜘蛛吐絲的奇妙機制
本文圖片拍攝於新竹縣寶二環湖公路,
文章內容則複製自奇摩知識網,
純為協助網友對蜘蛛吐絲此一奇妙機制有所瞭解,
亦在此對提供解文的作者致最高謝意。

■ 蜘蛛奇妙的乾式紡絲
蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛吐絲的第一個特徵是--
蜘蛛體內所生成的胺基酸在絲囊內時呈液態狀,
在吐出與空氣接觸呈纖維狀的同時水分快速散去,
進而形成固狀結晶的非水溶性蜘蛛絲。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
目前我們僅知,
絲囊內呈液態狀水溶性的胺基酸蛋白分子鏈
(3萬分子量的小蛋白質)並未形成結晶,
所以沒有固定的排列方式。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
只有在水溶性的蛋白質蛛絲溶液受到蜘蛛腹部的壓力,
被擠壓通過腺體前狹窄的紡管時,
蛋白分子鏈才會因為受高剪切力作用而順項排列成液晶態溶液。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
吐絲時液晶態溶液通過紡口,
因水分的散去,
蛋白分子鏈轉移成含有不溶性摺疊β-sheet結晶而形成蜘蛛絲。

■ 常溫常壓下紡絲
蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛在吐絲時還有另外一項特點,
就是它和蠶一樣能在常溫常壓下製絲。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
但不同的是,
蜘蛛絲的玻璃轉移溫度(Tg)非常低,
甚至能在零下40℃極為寒冷的環境下吐絲結網。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛能在室溫下輕易紡出不溶性且具韌性的纖維,
此乃需要高溫的化學紡絲製程遠遠所不及,
令科學家十分稱羨。

■ 只需以水為溶劑
蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛在不同溫度、溼度下所吐出的絲會有些許差異,
但特殊的是只需以水為溶劑,
蜘蛛便能順利吐絲。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛先在體內腺體水中合成濃縮的絲蛋白質水溶液,
再利用其紡出纖維來。
目前僅知水分對於胺基酸在聚合成絲後的強韌度影響很大。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
現有之技術仍無法模仿此蛋白質水溶液,
只能使用強烈的化學溶劑,
但如此一來就破壞了蛋白質的折疊方式。

■ 精密的紡絲過程控制
蜘蛛吐絲的奇妙機制
我們僅只曉得,
蜘蛛吐絲的過程控制是造就絲品質的重要關鍵。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
至於吐絲的過程與機制,
很遺憾目前尚無法完全知曉,
具關鍵性的拔絲技巧也是現行科技無法模仿的。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
蜘蛛吐絲是利用紡絲器(Spinneret)上之噴口(Spigot)排出,
但視蜘蛛種類及需求而有所不同。
紡絲器通常有3~4對,
其內擁有5~8個紡嘴板,
若再加上每個紡嘴板上有200~300個噴口,
蜘蛛實在擁有非常強的紡絲能力。

蜘蛛吐絲的奇妙機制
若簡單地將蜘蛛吐絲過程對照化纖工廠的抽絲設備,
蜘蛛的「紡絲器」便類似「紡嘴」,
不同的是蜘蛛身上每個紡絲器都各有其對應的腺體功能,
各有所司,分工精良。

 

主機服務:金城事務所