Паучий шёлк уже давно славится своими удивительными свойствами, такими как невероятная прочность. Теперь же учёные из Оксфордского университета и французского Университета Пьера и Марии Кюри обнаружили ранее неизвестные свойства паучьего шёлка и использовали новые данные для создания особого "гибридного" материала.
Новая биотехнологическая нить, как будто находится одновременно в двух состояниях: растягивается как твёрдое тело и сжимается как жидкость, отмечают исследователи. Открытие может привести к созданию целого ряда новых материалов и технологий, уверены специалисты.
Паучий шёлк – один из самых необычных материалов, встречающихся в природе. Она отличается высокой прочностью при растяжении, которая сравнима с таковым параметром для стали, а её эластичность сопоставима с показателями для резин.
Вместе эти два свойства делают её в два-три раза более прочным материалом, чем некоторые синтетические, включая кеврал и нейлон.
Более того, паутина является липкой (чтобы поймать ничего не подозревающую добычу), противомикробной, гипоаллергенной и биоразлагаемой нитью. По этой причине учёные и инженеры тщательно изучают паутину, чтобы попытаться создать похожий материал с удивительными и полезными для общества свойствами.
В своём новом исследовании эксперты описали, почему круговая сеть пауков-крестовиков (garden spider) никогда не проседает и всегда остаётся натянутой, даже при многократном растяжении.
Учёные выяснили, что за это отвечают так называемые спирали захвата (липкие волокна, которые используются для поимки добычи, например, мух). Как оказалось, их функции на самом деле немного шире, и они могут не только удержать жертву, но и вполне могут выдержать удар летящего "бомбардировщика".
На этих нитях много небольших капелек водянистого клея, покрывающих волокна паучьего шёлка. Растягивающаяся (например, под воздействием ветра) нить после ослабления натяжения внутри капли клея сворачивается в клубок.
"Тысячи крошечных капелек клея, покрывающие захватную спираль паутины, делают её не только липкой и не только помогают ловить мух. Удивительно, что каждая капля способна смотать в себя кусочек нити. Благодаря этому нити всё время остаются натянутыми, что мы неоднократно могли наблюдать в своих садах", — говорит профессор Оксфордского университета Фриц Фолльрат (Fritz Vollrath).
После детального изучения такого "жидкого провода" в паучьей сети учёные использовали результаты для создания похожего волокнистого материала в лаборатории.
Исследователи воссоздали этот природный материал с помощью капли масла и пластиковой нити. Такая искусственная система вела себя, так же как и природная паутина: когда нити давали сначала растянуться, а затем ослабляли натяжение, она внутри капли масла самостоятельно скручивалась в подобие клубка.
По мнению учёных, исследование может привести к созданию новых биотехнологических решений. Например, необычные свойства паутины могут быть использованы компаниями, изготавливающими различные материалы в области инженерии и медицины.
"Наши гибридные волокна могут быть изготовлены практически из любых компонентов. Это открытие открывает огромные возможности в сфере микротехнологий сложной конструкции и реверсивных микродвигателей", — заключает автор научной работы Эрве Элеттро (Hervé Elettro).
Исследование опубликовано в научном издании PNAS.
Добавим, что "Вести.Наука" рассказывали о необычном пауке, использующем паутину вместо рогатки.
