《力学园地》编辑部：我是海淀区的一名高三学生，在今年11月份举行的海淀区高三年级语文期中考试中，有篇阅读文章摘自王振东的《春蚕到死丝方尽 谈液体的拉丝现象》，其中有道题目问道：“拉丝”现象是如何产生的？我和同学们都对此非常感兴趣，但是还没有完全弄明白“拉丝”是个怎样的过程，能否请力学方面的专家解答我们的疑惑？

谢谢！

一名高中生

 

感谢这位同学的来信，我们非常高兴看到一位中学生对力学的兴趣和深入思考，也非常高兴看到了力学知识在中学生中的广泛传播。王振东老师的这篇文章最初发表于《力学与实践》第16卷，第1期中，请参见这篇文章的网址：http://lxsj.cstam.org.cn/CN/article/searchArticleResultByKeyword.do，能对整个“拉丝”过程有个全面细致的了解。在此，做个简单的解释：
我们先来讨论蚕丝是怎样形成的。蚕卵孵化成议蚕后，在25~30天内经5个龄期，脱4次皮，发育成5龄蚕。5龄蚕食桑，皮肤透明，成为熟蚕。这时蚕腹的丝腺内充满了由于化学反应形成的黏液体——蚕丝的原料，亦称为丝液。可以仔细观察一下蚕的动作。蚕把嘴里的丝液粘到某物体上（丝液中的丝胶起看“粘”的作用），然后蚕的头按照8字形左右摇摆，摇晃着把丝液拉成丝线，靠丝线表面上剩留的丝胶将丝线粘到茧的内侧，这样慢慢地作成了茧，有人做了这样的试验，让一个粘着丝液的物体也随着蚕的脑袋一起摆动，那么从它嘴里就拉不出丝线来了。也就是说，如果蚕的脑袋不摆动，丝线就不会“吐出来”。而如果拿住线头抽拉，就可以连续不断地拉出丝线来。于是它的头就在空中摇晃着，想再找一个栓线的地方拉丝。这个试验说明，蚕丝不是“吐”出来的，而是“拉”出来的。
养蚕的农家儿童常捉蚕来玩。捉一条又肥又大的即将作茧的蚕，捏住它的头尾，猛地一下左右拉开，这时头尾分离了，而从蚕腹中却拉出一条直径约1mm，长约30cm的透明结实的丝线。如果慢慢地拉就不行了，蚕体被拉断后，体液滴滴答答地流出来，什么也得不到。为什么快拉就能成丝，慢拉就是液体流出来呢？现代科学的研究表明，蚕丝是通过力的作用由丝液拉成的。这个现象叫做“牵引凝固”。丝液的主要成份是丝蛋白，丝蛋白的链状分子是线团状态。丝液是黏性液体，它的线团状分子呈圆球状，当你慢慢拉伸时，圆球分子之间只有滑动，没有其他变化，所以整个液体只是流动。当你快速拉伸时，各个分子还来不及流动就被伸开了。被拉开的丝蛋白链状分子有了新的排列，产生了变异，相互靠近的分子之间产生很强的结合力。这种丝蛋白分子之间的“结合力”虽然比原子之间的作用力弱，但是长链的各链节之间却有很强的结合，所以形成了整体上很结实的蚕丝。
蚕腹的丝液直接用手去拉，只能拉成象钓鱼线那样粗的丝线，但如果借助于蚕的嘴就能拉成纤细而漂亮的丝线，直径可以细到0.002mm，长度可达1200m左右。蚕的嘴是由“角质蛋白”形成的，嘴巴上有一个“调节口”，当丝液经过它时，可对流量进行着适当的调节。
由上所述，我们可以得出如下结论：蚕腹中有胶状丝液，而形成结实而又漂亮的蚕丝的主要条件是拉力。蚕丝不是从蚕嘴里吐出来的，而是通过嘴巴的流量调节用力拉出来的。

（胡漫据相关资料摘编）