關(guān)于作者
中科院力學(xué)所
液體的拉絲現(xiàn)象
力學(xué)園地
2014年01月23日《力學(xué)園地》編輯部：我是海淀區(qū)的一名高三學(xué)生，在今年11月份舉行的海淀區(qū)高三年級語文期中考試中，有篇閱讀文章摘自王振東的《春蠶到死絲方盡 談液體的拉絲現(xiàn)象》，其中有道題目問道：“拉絲”現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？我和同學(xué)們都對此非常感興趣，但是還沒有完全弄明白“拉絲”是個怎樣的過程，能否請力學(xué)方面的專家解答我們的疑惑？
謝謝！
一名高中生
感謝這位同學(xué)的來信，我們非常高興看到一位中學(xué)生對力學(xué)的興趣和深入思考，也非常高興看到了力學(xué)知識在中學(xué)生中的廣泛傳播。王振東老師的這篇文章最初發(fā)表于《力學(xué)與實(shí)踐》第16卷，第1期中，請參見這篇文章的網(wǎng)址：http://lxsj.cstam.org.cn/CN/article/searchArticleResultByKeyword.do，能對整個“拉絲”過程有個全面細(xì)致的了解。在此，做個簡單的解釋：
我們先來討論蠶絲是怎樣形成的。蠶卵孵化成議蠶后，在25~30天內(nèi)經(jīng)5個齡期，脫4次皮，發(fā)育成5齡蠶。5齡蠶食桑，皮膚透明，成為熟蠶。這時蠶腹的絲腺內(nèi)充滿了由于化學(xué)反應(yīng)形成的黏液體——蠶絲的原料，亦稱為絲液?？梢宰屑?xì)觀察一下蠶的動作。蠶把嘴里的絲液粘到某物體上（絲液中的絲膠起看“粘”的作用），然后蠶的頭按照8字形左右搖擺，搖晃著把絲液拉成絲線，靠絲線表面上剩留的絲膠將絲線粘到繭的內(nèi)側(cè)，這樣慢慢地作成了繭，有人做了這樣的試驗(yàn)，讓一個粘著絲液的物體也隨著蠶的腦袋一起擺動，那么從它嘴里就拉不出絲線來了。也就是說，如果蠶的腦袋不擺動，絲線就不會“吐出來”。而如果拿住線頭抽拉，就可以連續(xù)不斷地拉出絲線來。于是它的頭就在空中搖晃著，想再找一個栓線的地方拉絲。這個試驗(yàn)說明，蠶絲不是“吐”出來的，而是“拉”出來的。
養(yǎng)蠶的農(nóng)家兒童常捉蠶來玩。捉一條又肥又大的即將作繭的蠶，捏住它的頭尾，猛地一下左右拉開，這時頭尾分離了，而從蠶腹中卻拉出一條直徑約1mm，長約30cm的透明結(jié)實(shí)的絲線。如果慢慢地拉就不行了，蠶體被拉斷后，體液滴滴答答地流出來，什么也得不到。為什么快拉就能成絲，慢拉就是液體流出來呢？現(xiàn)代科學(xué)的研究表明，蠶絲是通過力的作用由絲液拉成的。這個現(xiàn)象叫做“牽引凝固”。絲液的主要成份是絲蛋白，絲蛋白的鏈狀分子是線團(tuán)狀態(tài)。絲液是黏性液體，它的線團(tuán)狀分子呈圓球狀，當(dāng)你慢慢拉伸時，圓球分子之間只有滑動，沒有其他變化，所以整個液體只是流動。當(dāng)你快速拉伸時，各個分子還來不及流動就被伸開了。被拉開的絲蛋白鏈狀分子有了新的排列，產(chǎn)生了變異，相互靠近的分子之間產(chǎn)生很強(qiáng)的結(jié)合力。這種絲蛋白分子之間的“結(jié)合力”雖然比原子之間的作用力弱，但是長鏈的各鏈節(jié)之間卻有很強(qiáng)的結(jié)合，所以形成了整體上很結(jié)實(shí)的蠶絲。
蠶腹的絲液直接用手去拉，只能拉成象釣魚線那樣粗的絲線，但如果借助于蠶的嘴就能拉成纖細(xì)而漂亮的絲線，直徑可以細(xì)到0.002mm，長度可達(dá)1200m左右。蠶的嘴是由“角質(zhì)蛋白”形成的，嘴巴上有一個“調(diào)節(jié)口”，當(dāng)絲液經(jīng)過它時，可對流量進(jìn)行著適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。
由上所述，我們可以得出如下結(jié)論：蠶腹中有膠狀絲液，而形成結(jié)實(shí)而又漂亮的蠶絲的主要條件是拉力。蠶絲不是從蠶嘴里吐出來的，而是通過嘴巴的流量調(diào)節(jié)用力拉出來的。
（胡漫據(jù)相關(guān)資料摘編）