Measurement of the elastic modulus of spider mite silk fibers using atomic force microscopy
Notice bibliographique
Résumé
Bio-nanomaterials are one of the fastest developing sectors of industry and technology. Spider silk, a highly attractive light-weight biomaterial, has high tensile strength and elasticity and is compatible with human tissues, allowing for many areas of application. In comparison to spider silk fibers with diameters of several micrometers, spider mite silk fibers have much smaller diameters of tens of nanometers, making conventional tensile testing methods impractical. To determine the mechanical properties of adult and larval Tetranychus urticae silk fibers, we have performed three-point bending tests with an atomic force microscope. We found that because of the small diameters of these fibers, axial tension—due to both the applied force and a pre-existing strain—has a significant effect on the fiber response, even in the small-deformation limit. As a result, the typical Euler-Bernoulli-Timoshenko theory cannot be applied. We therefore follow the approach of Heidelberg et al. to develop a mechanical model of the fiber response that accounts for bending, an initial tension in the fibers, and a tension due to elongation during testing. This model provides self-consistent results, allowing us to determine that adult and larval fibers have Young's moduli of 24±3 GPa and 15±3 GPa, respectively. Both adult and larval fibers have an estimated ultimate strength of 200–300 MPa and a toughness of order 9 MJ/m3. We note that with increasing interest in the mechanical properties of very high aspect ratio nanomaterials, the influence of pre-existing tension must be considered in any measurements involving a bending test.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».