Spider-Man w realu. Stworzyli technologię miotania pajęczynami
Każde dziecko, które przeczytało komiks lub obejrzało film o Spider-Manie, próbowało sobie wyobrazić, jak to jest strzelać pajęczyną z nadgarstka, latać nad ulicami i łapać złoczyńców. Okazuje się, że pierwszy krok to stworzenia takiego urządzenia został właśnie poczyniony.
Naukowcy z Tufts University w USA potraktowali poważnie umiejętności Spider-Mana i stworzyli pierwszą technologię miotania pajęczynami, w której płynny materiał może wystrzelić z igły, natychmiast zestalić się jako sznurek, przylgnąć do przedmiotów i je unieść. I nikt nie musiał być ugryziony przez pająka.
Lepkie włókna, stworzone w Silklab Tufts University, pochodzą z kokonów jedwabnika, które są gotowane w roztworze i rozkładane na ich podstawowe białka zwane fibroiną. Roztwór fibroiny jedwabiu można wytłaczać przez igły o wąskim otworze, aby utworzyć strumień, który z odpowiednimi dodatkami, po wystawieniu na działanie powietrza, zestala się w włókno.
Więcej o niezwykłych odkryciach przeczytasz na Spider's web:
Sieci poza zasięgiem
Pająki, mrówki, osy, pszczoły, motyle, ćmy, chrząszcze, a nawet muchy mogą wytwarzać jedwab w pewnym momencie swojego cyklu życia.
Natura zainspirowała również Silklab do pionierskiego wykorzystania fibroiny jedwabiu do produkcji mocnych klejów, które mogą działać pod wodą, czujników, które można nakładać na praktycznie każdą powierzchnię, jadalnych powłok, które mogą wydłużyć okres przydatności do spożycia produktów, materiału zbierającego światło, który mógłby znacznie zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, oraz bardziej zrównoważonych metod produkcji mikroprocesorów.
Choć badacze poczynili znaczne postępy w tworzeniu materiałów na bazie jedwabiu, nie udało im się jeszcze dorównać umiejętnościom pająków, które potrafią kontrolować sztywność, elastyczność i właściwości klejące nici, które przędzą.
Pomogło szczęście
Przełom nastąpił zupełnie przypadkowo.
Pracowałem nad projektem wytwarzania niezwykle mocnych klejów z fibroiny jedwabiu i podczas czyszczenia szkła acetonem zauważyłem, że na dnie szkła tworzy się materiał przypominający sieć
-powiedział Marco Lo Presti, adiunkt badawczy na Tufts.
Przypadkowe odkrycie rozwiązało kilka wyzwań inżynieryjnych w tworzeniu sztucznych nici pajęczych. Roztwory fibroiny jedwabiu mogą tworzyć półstały hydrożel w ciągu kilku godzin po wystawieniu na działanie rozpuszczalników organicznych, takich jak etanol lub aceton, ale obecność dopaminy, która jest używana do produkcji klejów, pozwoliła na niemal natychmiastowy proces krzepnięcia.
Dopamina i jej polimery wykorzystują tę samą chemię, którą wykorzystują skorupiaki, aby tworzyć włókna, które mocno przylegają do powierzchni.
Mocne i klejące
Następnym krokiem było przędzenie włókien w powietrzu. Naukowcy dodali dopaminę do roztworu fibroiny jedwabiu, która wydaje się przyspieszać przejście z cieczy do ciała stałego poprzez odciąganie wody od jedwabiu.
Po przepuszczeniu przez igłę współosiową, cienki strumień roztworu jedwabiu jest otoczony warstwą acetonu, która uruchamia krzepnięcie. Aceton odparowuje w powietrzu, pozostawiając włókno przyczepione do każdego obiektu, z którym się zetknęło.
Naukowcy wzbogacili roztwór fibroiny jedwabiu i dopaminy chitozanem, pochodną pancerzyków owadów, która nadała włóknom do 200 razy większą wytrzymałość na rozciąganie, oraz buforem boranowym, który zwiększył ich przyczepność około 18-krotnie.
Średnica włókien mogła się zmieniać od średnicy ludzkiego włosa do około pół milimetra, w zależności od średnicy igły. Urządzenie może wystrzeliwać włókna, które mogą podnosić obiekty o masie ponad 80 razy większej od ich własnej.
Naturalny pajęczy jedwab jest nadal około 1000 razy mocniejszy niż sztuczne włókna z tego badania, ale naukowcy podkreślają, że to dopiero początek ich pracy.
