https://frosthead.com

Шелковый коричневый отшельник прочнее стали, потому что он построен как кабель

Паучий шелк часто рекламируется как один из самых прочных материалов на Земле: согласно некоторым расчетам, он может быть в пять раз прочнее стального кабеля такого же веса, хотя это сравнение не является идеальным. Если бы люди могли производить шелк паука в промышленных масштабах, что они пытались делать десятилетиями, это могло бы привести к эпохе легких пуленепробиваемых жилетов, шлемов, сверхпрочных нитей и заплат, которые можно было использовать во время операции, и даже легких фюзеляжей самолетов., Однако одна из основных проблем заключается в том, что ученые не знают точно, что делает шелк паука таким сильным и эластичным. Недавние исследования, однако, начинают разгадывать тайну.

Одна из причин, по которой пауковому шелку было трудно выяснить, состоит в том, что нити шелка очень тонкие, и получить представление о цилиндрических нитях под микроскопом сложно. Кортни Мицели из Science сообщает, что исследователи из Колледжа Уильяма и Мэри сконцентрировались на шелке от коричневого паука-отшельника, который дает плоскую ленту, которую легче исследовать с помощью атомно-силовой микроскопии, чтобы посмотреть на нити на молекулярном уровне. Такой уровень детализации необходим - шелковые пряди могут быть крошечными в 1/1000 размера человеческого волоса.

В своем последнем исследовании в журнале ACS Macro Letters команда обнаружила, что вместо одной длинной нити белка ленточка шелка полностью состоит из наноструй длиной 1 микрон, слипшихся параллельно. Как правило, около 2500 из этих мини-прядей цеплялись вместе, образуя одну прядь шелка.

«Мы ожидали обнаружить, что волокно представляет собой единую массу», - говорится в заявлении соавтора Hannes Schniepp из William & Mary. «Но мы обнаружили, что шелк был своего рода крошечным кабелем».

Это не первое «шелковое открытие» команды. В исследовании 2017 года они внимательно изучили, как маленькие паукообразные прядут свой шелк, и обнаружили, что они создают крошечные петли, которые придают волокнам жесткость. Каждая нить имеет до 500 петель на дюйм. Мицели сообщает, что в предыдущих исследованиях предполагалось, что наноструйки были вовлечены в состав шелка, но никто не предполагал, что вся прядь будет состоять из них. Вооружившись новыми исследованиями и информацией о петлях, исследователи создали новую модель структуры шелка паука. Нанотендрилы не сплетены вместе, как в веревочном кабеле, а вместо этого склеены между собой слабыми связями. Однако когда они действуют как единое целое, пряди придают шелку невероятную силу.

Другое исследование, опубликованное в конце октября, также помогает исследователям разобраться в шелке паука. Ученые, исследующие пауков черной вдовы, выяснили сложный процесс, который превращает аминокислоты, сырье для сетей, в настоящий шелк паука. Используя современную микроскопию, исследователи смогли наблюдать, как шелковые железы паука собирают белки в шелковые пряди, процесс, который может помочь прядильщикам-людям найти более эффективные способы производства шелка паука для коммерческого использования.

В то время как несколько компаний в последние годы объявили о планах по выпуску продукции из шелка паука и представили прототипы, включая обувь и куртки, сделанные из этого материала, мы еще не видели никакой одежды в местном торговом центре.

Шелковый коричневый отшельник прочнее стали, потому что он построен как кабель