Naukowcy uczą się od pająków tworzenia zupełnie nowatorskiego materiału ciecz-ciało stałe
Przyglądając się uważnie sieciom polujących pająków można zauważyć, że kształt pajęczyn zawsze pozostaje taki sam. Nawet po tym, jak złapie się w nią owad, kulista sieć pajęcza jest w stanie zwinąć rozciągniętą nić i odzyskać napięcie. To zjawisko od dekad fascynuje naukowców. Malutkie i na pozór niewiarygodne siły fizyki oddziałujące na pajęczynę zaskakiwały i dopiero teraz naukowcy zaczynają je naprawdę odkrywać. Fritz Vollrath, koordynator finansowanego ze środków UE projektu SABIP (Silks as Biomimetic Ideals for Polymers), odkrył, że pajęczyna składa się zarówno z nici przędnej, jak i rozmieszczonych na niej mikroskopijnych kropelek kleju. Kropelki nie są wytwarzane przez pająka. Pokrywa on nić cienką warstwą lepkiej substancji, która absorbuje wodę z atmosfery. Klej pęcznieje, staje się niestabilny i następnie formują się z niego kropelki – wyjaśnia Vollrath. Kropelki są głównie wykorzystywane do chwytania ofiary, ale mogą także zwijać włókna nici, aby utrzymywać napięcie całej pajęczyny. Jedna kropelka o średnicy około jednej dziesiątej milimetra, może zwinąć 20 cm nici, pakując ją ciasno w swoim środku. Nić może być następnie zwijana i rozwijana wielokrotnie. Co zdumiewające, połączenie nici przędnej i kropelki zachowuje się jednocześnie jak ciecz i ciało stałe, co skłoniło zespół SABIP z Oksfordu i współpracowników z paryskiego Uniwersytetu Piotra i Marii Curie do ochrzczenia go mianem „płynnego drutu”. „Kiedy nić przędna jest rozciągnięta przypomina wyjątkowo rozciągliwe ciało stałe, co zawdzięcza molekularnym nanosprężynom, ale kiedy jest ściśnięta, to zaczyna zachowywać się jak ciecz: kurczy się bez wyraźnych ograniczeń stale utrzymując naprężenie” – stwierdza Vollrath. „To naprawdę nowa klasa materiałów. Złożony kompozyt przędny, o którym człowiek nigdy nawet nie pomyślał” – dodaje Herve Elettro, kierownik naukowy zespołu z Paryża, który poświęcił temu odkryciu swoją rozprawę doktorską. Dzięki odkryciu tego wyjątkowego zachowania, zespół naukowców stworzył syntetyczną nić o tych samych właściwościach co pajęczyna za pomocą nici nylonowej i roztworu cukru. Co więcej syntetyczna nić jest wytwarzana w temperaturze otoczenia bez użycia żrących chemikaliów i łatwo poddaje się recyklingowi. „Teraz zastanawiamy się, do czego może nam ten materiał posłużyć. Czy możemy zwiększyć jego skalę? Czy musi zostać w coś wbudowany? Technologia jest tak nowa, że jesteśmy na etapie badania możliwości, gdzie tak małe siły mogłyby zostać wykorzystane” – zauważa Vollrath. Drugi doktorant z zespołu w Paryżu, którego prace finansowane są głównie z francuskiej puli na badania naukowe, analizuje obecnie pomysły na nowatorskie urządzenia oparte na tym odkryciu. „Dofinansowanie ze środków UE oraz połączenie francuskiej i anglo-saksońskiej kultury akademickiej wspomaganej przez UE, miało kluczowe znaczenie dla naszego fantastycznego odkrycia i stworzenia syntetycznego, płynnego drutu” – podsumowuje Vollrath. Więcej informacji: strona projektu w serwisie CORDIS witryna Oxford Silk Group
Kraje
Zjednoczone Królestwo
