Дослідники з Університету Тафтса розробили матеріал, здатний миттєво тверднути та утворювати міцні волокна, що можуть піднімати предмети, аналогічно павутині.
У лабораторії Silklab Університету Тафтса вчені створили новий матеріал, який імітує властивості павутиння. Ця технологія дозволяє вистрілювати рідкий розчин, який швидко твердне при контакті з ацетоном і перетворюється на міцне волокно. Волокна можуть утримувати предмети, маса яких перевищує власну вагу матеріалу у 80 разів. Це відкриття є частиною ширшого проєкту зі створення “живих матеріалів”, натхненних природними процесами.
Основний компонент — фіброїн шовку
Матеріал, який використовується для створення цих волокон, виготовлений з фіброїну — білка, що міститься в шовку тутового шовкопряда. Шовк обробляли для отримання розчину, який потім екструдували через тонкі голки. Коли рідкий розчин контактує з ацетоном, він швидко твердне, утворюючи волокно, здатне приклеюватися до різних поверхонь і піднімати об’єкти.
Вибір шовкопряда як джерела сировини пояснюється тим, що його шовк за властивостями схожий на павутинний шовк, але його структура простіша, і він легший в обробці. Цей шовк має високу міцність, а додавання інших компонентів, таких як дофамін і хітозан (похідний від екзоскелета комах), допомогло збільшити міцність і адгезію матеріалу.
Технологія створення волокна
Процес починається з того, що рідкий розчин шовку проходить через коаксіальну голку, де оточується ацетоном, що запускає швидке затвердіння матеріалу. Ацетон випаровується, залишаючи за собою міцне волокно, яке прилипає до об’єкта, з яким контактує.
Діаметр отриманих волокон може варіюватися від товщини людської волосини до 0,5 мм, залежно від діаметра голки. У ході експериментів волокна успішно підняли різноманітні об’єкти, такі як сталевий болт, кокон, лабораторну трубку, скальпель та дерев’яний блок, з відстані 12 см. Міцність волокна виявилася вражаючою, дозволяючи піднімати предмети, вага яких у 80 разів перевищує вагу самого волокна.
Перспективи використання
Хоча міцність цих штучних волокон наразі поступається міцності натурального павутинного шовку в тисячу разів, вчені продовжують роботу над покращенням характеристик матеріалу. Вони сподіваються, що новий матеріал знайде широке застосування в таких галузях, як біоматеріали, доставка ліків, виробництво тканин та клеїв.
Це відкриття, за словами вчених, є важливим кроком у розробці матеріалів, натхнених природою. Технологія, що імітує природні процеси, як-от створення павутини, може значно змінити багато аспектів виробництва та інженерії.
