Naukowcy silniej skręcają i rozciągają nić pajęczą
Niemieccy naukowcy dodali niewielkie ilości metalu do nici pajęczej, aby ją jeszcze bardziej wzmocnić i uelastycznić. Technika ta może przyczynić się do opracowania super mocnych tkanin, nici chirurgicznych oraz sztucznych tkanek takich jak kości czy ścięgna - twierdzą naukowcy. Mocne i lekkie materiały mogą również znaleźć zastosowanie w tak różnorodnych dziedzinach jak budownictwo, technologia lotnicza czy kosmiczna. Nić pajęcza jest znana z tego, że jest mocniejsza i lżejsza od stali. W ramach ostatnich badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Science, naukowcy wykorzystali sztuczkę natury w celu dalszego udoskonalenia właściwości tego i tak już niezwykłego materiału. Wiele owadów i innych stworzeń zawiera niewielkie ilości metali takich jak cynk, mangan, wapń czy miedź w swoich szczękach, szczypcach i żądłach, aby były sztywniejsze i twardsze. Naukowcy wykorzystali technikę o nazwie ALD (osadzanie warstw atomowych), aby wprowadzić cynk, tytan i aluminium do nici pajęczej. Zwykle ALD pozostawia po prostu warstwę tlenków metalu na powierzchni włókna poddanego obróbce, ale taka obróbka nici pajęczej ma niewielki wpływ na jej wytrzymałość. Jednak dzięki niewielkiej adaptacji techniki naukowcy byli w stanie sprawić, że jony metalu przeniknęły do nici pajęczej i stały się jej częścią. Nić pajęcza poddana takiej obróbce staje się zarówno mocniejsza, jak i elastyczniejsza w porównaniu do zwykłej nici. Zdaniem naukowców, takie właściwości sprawiają, że potrzeba 10 razy więcej energii, aby przerwać nić poddaną obróbce w porównaniu do nici naturalnej, która nie została poddana obróbce. "Nasza praca zapowiada olbrzymi potencjał w zakresie praktycznych zastosowań, ponieważ wiele innych biomateriałów można wzmocnić i uelastycznić za pomocą naszej metody" - wyjaśnił dr Mato Knez z Instytutu Fizyki Mikrostrukturalnej im. Maxa Plancka w Niemczech. Istnieje jednak pewien haczyk: technika sprawdza się wyłączne w przypadku materiałów zbudowanych głównie z białek. Mimo to dr Knez wraz z zespołem obrócił już tę właściwość na swoją korzyść. Udało im się wykorzystać omawianą technikę do wzmocnienia nici z kolagenu, białka chroniącego nasze kości przed złamaniem, a skórę - przed rozdarciem. Dokładny mechanizm przenikania metalu do nici i wzmacniania jej pozostaje nieznany. Jednakże naukowcy mają pewne pomysły. "Przypuszczamy, że atomy metalu wiążą poszczególne molekuły białka" - mówi dr Knez. Zwykle to atomy wodoru tworzą wiązania między molekułami, które tworzą nić pajęczą. Wiązania wodorowe prawdopodobnie osłabiają się lub pękają w czasie procesu ALD, ustępując miejsca atomom metalu, które tworzą silniejsze wiązania. Dr Knez podkreśla, że w najbliższej przyszłości nie ma szans na wykorzystanie wzmocnionej metalem nici pajęczej w zastosowaniach przemysłowych, gdyż pająki nie są łatwe w utrzymaniu, a ilość wytwarzanej przez nie nici jest stosunkowo niewielka. Mimo to jest optymistą i wierzy, że nowa technika doprowadzi do opracowania nowych materiałów. Jak podsumowuje: "Jesteśmy przekonani, że wykorzystując nasz proces będziemy również w stanie poprawić właściwości materiałów syntetycznych, które imitują naturalne."
Kraje
Niemcy