クモ糸は高強度で環境に優しい21世紀の繊維材料として研究され始めている。本研究は,クモ糸の構造と強度を調べること,クモ生息地環境評価への適用を念頭に置きながら,円網の変形挙動に及ぼす酸性雨,紫外線の影響について調べることを目的としている。ジョロウグモの引き糸(円網の縦糸と同じ糸腺で作られる)の基本的な性質を調べるため,(1)表面観察,(2)成分分析,(3)FTIR分析,(4)熱分析,(5)動的粘弾性試験を行った。また機械的性質を調べるため,クモ糸引張試験装置を試作し,応力・ひずみ曲線を求め,弾性係数,破壊応力,破壊ひずみについて,ほかの人造繊維と比較検討した。さらに,糸強度に及ぼす環境の影響を考えるため,2種の強さの紫外線,硫酸を主成分とした疑似酸性雨および両者の複合環境下に任意時間暴露し,糸の劣化を調べた。また横糸の変形についても調べた。その結果,(1)クモ糸は絹糸と同じように,主に側鎖の短い中性アミノ酸からできている,(2)直径数μmの1本の縦糸は,さらに細い約0.1μmのミクロフィブリルから構成される,(3)約250℃まで熱的に安定である,(4)最高の人造繊維と比べて,引張強さ,弾性率は約1/5と低いが,破壊伸びは約5倍,破壊までのエネルギは約3倍と将来の繊維材料として有望である,(5)通常の3倍の強さの紫外線に1時間以上暴露すると劣化が起り,1日暴露すると糸は強度をほとんど支持できなくなる,(6)現状程度の酸性雨(せいぜいpH5)では,クモ糸は劣化しない,(7)横糸の応力・ひずみ曲線はJ型となり,破壊ひずみは縦糸の10倍以上となる,(8)横糸を縮ませると,粘着球は合体し,糸は合体球の内部に折りたたまれ,再度引張すると横糸は粘着球から送り出されるという変形機構(ウインドラスシステム)があることを示した。
The aim of this report is (1) to investigate structure and strength of spider silk and (2) to discuss the effect of environment of acid rain and ultraviolet ray (UV) on the deformation behavior of the orb-web of the spider Nephila clavata called Jorougumo in Japan and the applicability to an environmental assessment on its inhabitant.In order to investigate the fundamental characterristics of the spider dragline silk and capture thread, some tests of (1) surface observation, (2) amino-acid analysis, (3) FTIR analysis, (4) thermal analysis and (5) dynamic mechanical analisis were performed. Furthermore, using a home-made tensile testing machine specially devised for spider thread, stress-strain curves of draglines and capture threads were obtained to estimate the mechanical properties, and the degradation of the dragline and the orb-web due to the UV irradiation and the exposure to quasi-acid rain were investigatedIt was shown that (1) the spider dragline silk consisted mainly of neutral amino-acids of glysine and alanine, (2) the dragline with diameter of about 2-4mum was made of finer fibrils, (3) the dragline was thermaly stable up to about 250ﾟC,(4) the elastic modulus and the tensile strength of the dragline were about 5 times smaller, but the fracture strain and the energy to break were about 5 times larger than those of the best man-made fiber, (5) the UV irradiation induced the degradation of the dragline, (6) the acid rain which falled at present did not degaradate the dragline, (7) the stress-strain curve of the capture thread was J-shaped and the fracture strain was about 200%, which is 10 times larger than that of the dragline and (8) a special mecanism of the capture thread named windlass system was reconfirmed.
研究課題/領域番号:06650096, 研究期間(年度):1994-1995
出典：「くも糸の構造・強度と円網を利用した環境評価への応用」研究成果報告書 課題番号06650096(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成