Почему паутина в пять раз прочнее стали: ученые наконец нашли ответ
При укусе этого паука с невероятно длинными лапами у человека развивается локсосцелизм — воспаление, а затем и гангренные струпья из отмирающих тканей на месте укуса. Чтобы узнать, почему паутина в пять раз прочнее стали, ученые изучили нити, которые ядовитый паук Loxosceles reclusa вырабатывает для создания ловчих сетей и вместилищ для кладок яиц. То, что невооруженный глаз принимает за одну-единственную тончайшую нить (толщина которой примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса), на самом деле является плотным «канатом», сплетенным из сотен нановолокон. Исследователи внимательно рассмотрели паутину с помощью атомного микроскопа и обнаружили одно удивительное обстоятельство. Подобно современным кабелям, каждая нить паутины состоит из параллельных наноструктур длиной не менее 1 мкм. Диаметр одного такого волокна — 20 миллионных долей миллиметра.
Так может показаться на первый взгляд. Не очень длинное волокно, не правда ли? Однако, если рассмотреть структуру на микроуровне, то окажется, что длина такого волокна может превосходить ширину примерно в 50 раз — и исследователи уверены, что они могут растягиваться еще сильнее.
Однако до сих пор исследователи не могли предоставить доказательство того, что наноскопические нити составляют всю паутину, а не отдельные ее части. Идея того, что паутина состоит из нановолокон, не нова и уже множество раз обсуждалась в научном сообществе. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. «Секретным оружием» ученых в данном случае стали уникальные свойства паутины Loxosceles reclusa.
Тогда ученые выяснили, что L. Новое открытие основывается на еще более ранней работе, которую команда опубликовала год назад. Словно живая швейная машинка, паук вплетает примерно 20 микропетель в каждый миллиметр паутины. reclusa (их еще называют «коричневые пауки-отшельники») усиливают плоские нити с помощью специальной техники плетения. Исследователи уверяют, что даже если форма нитей и техника плетения сетей у других пауков и отличаются, новое открытие может стать отправной точкой для изучения натуральных волокон, которые производят другие виды. Такие «стежки» укрепляют липкую ловчую сеть и придают ей невероятную прочность.
Искусственная паутина пригодилась бы везде, от военной и медицинской промышленности до рядового текстиля. Для человечества эта информация чрезвычайно важна — зная, как природа создает сверхпрочные и очень легкие нити, мы и сами сможем создавать их синтетические аналоги. Ученые надеются, что дальнейшие исследования помогут рано или поздно поставить на службу человечеству один из самых сложных и необычных материалов в мире. Однако сейчас воссоздать подобное волокно в промышленных масштабах крайне тяжело, и в это так никто и не преуспел (хотя пару лет назад такие попытки были).
При укусе этого паука с невероятно длинными лапами у человека развивается локсосцелизм — воспаление, а затем и гангренные струпья из отмирающих тканей на месте укуса. Чтобы узнать, почему паутина в пять раз прочнее стали, ученые изучили нити, которые ядовитый паук Loxosceles reclusa вырабатывает для создания ловчих сетей и вместилищ для кладок яиц. То, что невооруженный глаз принимает за одну-единственную тончайшую нить (толщина которой примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса), на самом деле является плотным «канатом», сплетенным из сотен нановолокон. Исследователи внимательно рассмотрели паутину с помощью атомного микроскопа и обнаружили одно удивительное обстоятельство. Подобно современным кабелям, каждая нить паутины состоит из параллельных наноструктур длиной не менее 1 мкм. Диаметр одного такого волокна — 20 миллионных долей миллиметра.
Тогда ученые выяснили, что L. Новое открытие основывается на еще более ранней работе, которую команда опубликовала год назад. Словно живая швейная машинка, паук вплетает примерно 20 микропетель в каждый миллиметр паутины. reclusa (их еще называют «коричневые пауки-отшельники») усиливают плоские нити с помощью специальной техники плетения. Исследователи уверяют, что даже если форма нитей и техника плетения сетей у других пауков и отличаются, новое открытие может стать отправной точкой для изучения натуральных волокон, которые производят другие виды. Такие «стежки» укрепляют липкую ловчую сеть и придают ей невероятную прочность.
Так может показаться на первый взгляд. Не очень длинное волокно, не правда ли? Однако, если рассмотреть структуру на микроуровне, то окажется, что длина такого волокна может превосходить ширину примерно в 50 раз — и исследователи уверены, что они могут растягиваться еще сильнее.
Однако до сих пор исследователи не могли предоставить доказательство того, что наноскопические нити составляют всю паутину, а не отдельные ее части. Идея того, что паутина состоит из нановолокон, не нова и уже множество раз обсуждалась в научном сообществе. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. «Секретным оружием» ученых в данном случае стали уникальные свойства паутины Loxosceles reclusa.
Искусственная паутина пригодилась бы везде, от военной и медицинской промышленности до рядового текстиля. Для человечества эта информация чрезвычайно важна — зная, как природа создает сверхпрочные и очень легкие нити, мы и сами сможем создавать их синтетические аналоги. Ученые надеются, что дальнейшие исследования помогут рано или поздно поставить на службу человечеству один из самых сложных и необычных материалов в мире. Однако сейчас воссоздать подобное волокно в промышленных масштабах крайне тяжело, и в это так никто и не преуспел (хотя пару лет назад такие попытки были).
Дата публикации: 20-11-2018
Ещё новости
27.08.2022 Как заснуть в поезде: полезные идеи от покупки билета до списка вещей
Тем не менее, остаётся довольно большой набор других приёмов. В поезде недоступны самые эффективные техники засыпания, такие, как АСМР или релаксационная музыка. Пробуя их в разных сочетаниях, можно подобрать...
27.08.2022 Xiaomi отказалась работать с DxOMark. Лабораторию обвиняют в продаже оценок, глава компании ответил на критику
Впоследствии в DxOMark заявили о покупке Xiaomi 12S Ultra для тестирования. Не так давно Лэй Цзюнь сообщил, что Xiaomi 12S Ultra не будет отправлен на тестирование в лабораторию DxOMark, что вызвало бурные...
27.08.2022 Apple решила делать смартфоны и другую технику из «отходов», не используя ресурсы Земли
В частности Apple планирует использовать экологически чистые и переработанные материалы. Кук также сказал, что сама Apple достигла углеродной нейтральности, а к 2030 году надеется добиться углеродной нейтральности...
27.08.2022 На Украине создан робот-камикадзе с противотанковой миной. Им можно управлять с расстояния около трех километров
Робот-камикадзе получил название Gnome Kamikaze. На Украине заявили о создании наземного робота, который может нести противотанковую мину. В грузовом отсеке робота находится противотанковая мина типа ТМ-62...
27.08.2022 Первоначально сиквел A Plague Tale Innocence не планировался
В такую ситуацию, например, попала A Plague Tale Requiem — сиквел A Plague Tale Innocence про приключения преследуемых инквизицией брата и сестры Гуго и Амиции. Игровая индустрия не всегда предстаёт перед...
Все новости