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像液晶的碳奈米管

科景_96
・2011/02/09 ・772字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 591 ・九年級

Original publish date:Apr 16, 2005

編輯 John C. H. Chen 報導

科學家發現碳奈米管在流體中會產生類似液晶的性質。

碳奈米管基本上是由碳原子所組成,管徑大約是幾十個奈米厚,但是管長可達幾個微米。美國NIST的物理學家Erik Hobbie將碳奈米管吊在兩片平板之間,並在兩片平板中注入有機高分子溶劑。他藉由移動平板,可以對液體產生剪力(sheer force),然後可以用來測量碳奈米管相關的流體力學特性。

當碳奈米管的濃度很高的時候,碳奈米管會糾結在一起。不過當碳奈米管的濃度降低而且加入足夠大的剪力的時候,碳奈米管會因為流體的流動而排成一列,變成類似向列型液晶(nematic liquid crystal)的性質。當濃度增加或是剪力減小的時候,碳奈米管又會糾結在一起。

不過當逐漸增加碳奈米管濃度時,碳奈米管甚至會行程肉眼可見的類似棒狀的結構,這結構的方向和平板平行並垂直於液體流動的方向。當濃度大於3%,甚至可以阻擋住液體的流動。這時這種結構仔細分析的話,會發現有類似碎型的構造。

這種碳奈米管的特殊性質或許可以繼續從已知液晶的性質中得到相對應的實驗靈感,繼續發掘出碳奈米管的獨特性質。

原始論文
76th Annual Meeting of the Society of Rheology(Feb 2005)
Phase diagram of non-Brownian carbon nanotube suspensions

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Apr 25, 2005] 最細的水管-碳奈米管
  • [Jan 07, 2004] 能進行碳奈米管合成與電性自動化測試的整合性金屬氧化半導體電路
  • [Sep 21, 2003] 以碳奈米管加強陶瓷材料
  • [Jul 25, 2003] 碳奈米管電動機
  • [May 10, 2003] 會發光的碳奈米管
  • [May 06, 2003] 碳奈米管中的碳奈米線
  • [Apr 02, 2003] 奈米碳管流量計
  • [Jan 12, 2003] 單層碳奈米管-陶瓷複合材料


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    科景_96
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    「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

    Peggy Sha
    ・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

    自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

    「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

    這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

    但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

    交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

    這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

    至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

    這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

    這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

    射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

    為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

    什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

    研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

    要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

    相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

    想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

    至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

    根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

    而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

    沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

    參考資料:

    Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
    These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
    Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
    This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
    台灣物種名錄


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    Peggy Sha
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    曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。