As teias de aranha podem resistir ao impacto de um predador e, ao mesmo tempo, ajudar a capturar e detectar pequenas presas. As aranhas arquitetam essas redes leves para maior resistência e elasticidade, usando diferentes sedas e estruturas geométricas. Recentemente, pesquisadores desvendaram um novo mecanismo de absorção de energia que explica como as teias de aranha podem ser simultaneamente sensíveis e resistentes a impactos. A equipe de pesquisa relata suas descobertas em Cartas de Física Aplicada .

As aranhas harmonizam as sedas espirais e radiais para aumentar a capacidade de absorção de sua teia. As sedas espirais são macias e extensíveis, enquanto as sedas radiais são geralmente rígidas e uniformes. Os pesquisadores descobriram que a seda espiral apresenta uma variação de gradiente distinta ao longo dos raios radiais que se estendem para fora do centro da teia. Seus resultados também mostram que, devido às propriedades mecânicas ideais da seda, uma teia de aranha pode exibir absorção de energia quase uniforme em qualquer ponto da teia.

A pesquisa existente comparou as diferenças estruturais e materiais entre as teias para explicar os vários níveis de absorção de energia. Aqui, os pesquisadores analisaram as propriedades dos materiais da teia para entender como a interação entre diferentes sedas e estruturas geométricas afeta a absorção de energia.

Este é o primeiro trabalho que avalia as diferenças entre as sedas em espiral na mesma teia. Os resultados mostram que as variações de gradiente nas sedas espirais são significativas e repetíveis, independentemente da espessura da rosca, dimensão da web, ou características da aranha individual.

Primeiro, a equipe criou aranhas tecelãs de orbe em seu laboratório e desenvolveu molduras especiais de madeira para conter e coletar amostras de teia. Os pesquisadores protegeram as amostras de teia para evitar a deformação e examinaram as sedas espirais em um microscópio óptico. Uma vez que obtiveram o diâmetro de diferentes sedas, os pesquisadores realizaram testes de tensão uniaxial para determinar a força e elasticidade variáveis ​​da seda. Os pesquisadores também mediram a densidade numérica das gotas de cola que se formam na seda espiral à medida que a teia é construída e conecta os raios da seda.

De acordo com Xi-Qiao Feng, professor da Universidade Tsinghua na China e autor do artigo, a equipe finalmente descobriu que "as sedas espirais apresentam uma variação de gradiente distinta na rigidez à tração ao longo da direção radial da teia. Devido à variação do gradiente nas propriedades das sedas espirais, a teia exibe uma capacidade de absorção de energia quase uniforme, independentemente da posição em que uma presa voadora afeta a teia. "

Daqui para frente, a equipe planeja investigar os comportamentos dinâmicos marcantes das teias de aranha durante a captura. Além disso, os princípios recolhidos a partir de teias de aranha podem oferecer insights para projetar estruturas resistentes ao impacto ou terreno futuro, veículos aéreos e navais.