Авторизация

 
  •  Новогодний Крещатик украсят 3 тысячами метров гирлянд 
  •  Список болезней, которые вызывает курение, расширен 
  •  Михеил Саакашвили намерен жить в «транзитной зоне какого-нибудь аэропорта» 
  •  Поддержка реформ в Украине со стороны ЕС за период с 2007 по 2015 годы имела ограниченное влияние 

Бионическая паутина: арахнид научили плести нити из нанотрубок

Исследователи из лаборатории наномеханики Университета Тренто (Италия) и Центра по разработкам с использованием графена Кембриджского университета нашли простой и эффективный способ заставить пауков использовать нанотрубки для плетения ловчих сетей. Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды.

Бионика возникла как научное направление, в котором разработчики пытаются воссоздать удивительные качества живых организмов. Эхолокация позаимствована у дельфинов и летучих мышей, поверхность лучших гидрокостюмов имитирует свойства акульей кожи и даже популярная застёжка-липучка возникла как подобие крючков соцветия репейника. Гораздо сложнее научиться копировать тонкую структуру природных компонентов. Искусственный жемчуг всё ещё уступает настоящему, как и ацетатный шёлк – нитям тутового шелкопряда. Улучшить же свойства натуральных материалов на молекулярном уровне до недавних пор и вовсе казалось фантастической задачей.

Попытки использовать паутину наравне с шёлком были известны давно. Жители Новой Гвинеи и Соломоновых островов ловили с её помощью рыбу-иглу (Syngnathus typhle), так как на крючок её поймать невозможно. Приманка обмантывалась паутиной и привязывалась к воздушному змею. Рыба хватала приманку, запутывалась в прочной паутине и вытаскивалась из воды.

В 1710 году Франсуа-Ксавье Бон де Сент-Илер преподнёс Людовику XIV перчатки и чулки, сделанные из паутины. Искусствовед Саймон Пирс в 2009 году использовал около миллиона мадагаскарских пауков-кругопрядов (рода Nephila), чтобы создать художественное полотно площадью четыре квадратных метра. Сначала его демонстрировали в Нью-Йорке, а затем сшили из него платье и сделали экспонатом музея Альберта и Виктории в Лондоне (на фото).

Бионическая паутина: арахнид научили плести нити из нанотрубок

Подобные примеры единичны, поскольку производство паутины так и не получило широкого распространения из-за специфики самого материала и сложности выращивания пауков. Большинство из них (за исключением Anelosimus eximius и других общественно-социальных видов) ведут одиночный образ жизни. Они очень прихотливы к условиям содержания, обладают трудно предсказуемой продуктивностью и склонны к каннибализму. В результате больших затрат на получение и обработку паутины, её себестоимость оказывается слишком высока для промышленного применения.

Многие исследователи пытались решить эту проблему с помощью подбора наиболее перспективных видов пауков и пищевых добавок, которые позволили бы улучшить их производительность, а также изменить прочностные характеристики самой паутины, заодно снизив её липкость. Отборных пауков подкармливали премиксами с магнием, цинком, селеном, медью, железом и даже свинцом. Некоторые смеси временно повышали прочность паучьих жвал, но мало влияли на механические свойства самой паутины.

Итальянские исследователи поступили гораздо проще. Они просто прошлись вокруг лабораторного корпуса и собрали пару десятков пауков. Затем физики-натуралисты сделали две водных дисперсии: с углеродными нанотрубками и частицами графена размером 200 – 300 нм в поперечнике. Полученным раствором собранных пауков обрызгали, предварительно разделив их на группы.

Столь грубый метод, выполненный в лучших традициях Кейва Джонсона, дал неожиданный результат. После опрыскивания пауков «жидкими нанотехнологиями» четыре из них скончались в судорогах. Половина из оставшихся в живых разучилась ткать паутину, но зато другая половина сделала невероятное. Произведённая этими пауками нить превзошла по своим механическим свойствам лучшие из известных образцов, включая паутину мадагаскарских кругопрядов. Измерения показали, что предел прочности достиг 5,4 ГПа; модуль продольной упругости — 47,8 ГПа, а модуль жёсткости – 2,1 ГПа, или 1567 Дж/г.

Иными словами полусинтетическая паутина оказалась в 3,5 раза прочнее самой крепкой натуральной. Как же этого удалось достичь? В своей работе авторы признаются, что пока сами не понимают детали случившегося. Рамановская спектроскопия показала, что нанотрубки стали частью паутины, причём они оказались распределены практически равномерно по всей длине нити. Как именно пауки смогли захватить их из раствора и использовать для плетения своих сетей – тема дальнейших исследований.

Источник

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
Оставить комментарий
Видео дня
Новости
  • Последние
  • Читаемое
  • Комментируют
Календарь публикаций
«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031