Божі тканинні прядилі дають безкоштовні уроки хімікам
Шовкова нитка на краю сітки, основна опора павутинної павутини, у сто разів міцніше сталі - кабель із цього волокна, трохи товщі садового шланга, міг підтримує вагу двох літаків Boeing 737, заповнених пасажирами. [3] Він може поширюватися до 40% своєї довжини, [1] тоді як джгутиковий шовк у спіралях полотна може поширюватися на понад 200%. (3)
Виробництво волокна Kevlar® вимагає суворих умов, включаючи кип’ятіння сірчаної кислоти та зберігання небезпечних хімічних речовин, знищення яких є дуже дорогим. [1] Але павуки потребують лише регулярних температур і використовують набагато м’якшу кислотну ванну, вироблену за спеціальними каналами. [2]
Павуки можуть виробляти тканину з різною швидкістю - до 10 разів швидше, коли вони роблять тканину, щоб позбутися хижака - на відміну від більшості промислових хімічних речовин, які могли б утворити «липкий залишок», якщо швидкість так сильно варіювалась. Павутиння справді екологічно чисте - павуки їдять своїх павуків, коли вони їм більше не потрібні. [2]
Дивовижна міцність та еластичність павутинних павутин завдяки його складності, завдяки якій синтетичні волокна виглядають незавершеними. [1] Штучні волокна, як правило, являють собою прості нитки матеріалу, але волокно павутини. він має ядро, оточене концентричними шарами нанофібрил (невеликих дротів). Деякі шари містять нанофібрили, вирівняні паралельно осі, тоді як інші шари містять нанофібрили, загорнуті як гвинтові сходи. Обгорнуті шари дозволяють полотну розтягуватися, оскільки вони випрямляються, а не ламаються.
Самі нанофібрили дуже складні, містять дрібні кристали білка, що утворюються в аморфній матриці (без форми) заплутаних білкових ланцюгів. Ці нанокристали мають електричний заряд, таким чином запобігаючи ковзанню ланцюгів і забезпечуючи міцність, тоді як аморфний матеріал еластичний і дозволяє волокну розтягуватися.
Деякі дослідники намагалися виготовити тканину, просочивши через деякі отвори розчин полотняного білка, який називається спідроїном, але міцність отриманих таким чином волокон становить приблизно половину міцності. волокон, вироблених павуком. Здається, павук створює необхідну складність, щоб змусити спідроїн пройти крізь рідкокристалічну фазу, де паличкоподібні молекули вишикуються паралельно (для виготовлення кевларового волокна також використовується рідкокристалічна фаза).
Крістофер Вані з Единбурзького університету Геріот-Ватта вважає, що це дозволяє їм легше текти, тим самим економити енергію. [1] Рідкий стан також вирівнює білкові молекули, щоб вони могли утворювати нанокристали та спіральні нанофібрили. Здається, це відбувається в довгому павукоподібному каналі павука, де вода пресується і відкачується. Це виводить гідрофобні (гідрофобізуючі) частини білків назовні і утворює нанокристали і, таким чином, дозволяє утворювати волокна.
Зазвичай павуки використовують свої мережі для лову комах та інших видів здобичі. Але деякі дитинчата ловлять пилок, щоб прогодувати, [4] надаючи можливий ключ до функції павука до падіння. [5]
Перекладач: Роксана Мелінте
Посилання та примітки
[1] Фокс, Д., Спінери, New Scientist 162 (2183): 38-41, квітень 1999 р. Див. Стор. 1 для цитати, на якій базується наш заголовок тут.
[2] Як павуки роблять шовк, Discover 19 (10): 34, жовтень 1998 р.
[3] Стокстад, Е., Гени павука виявляють гнучкий дизайн, Science 287 (5457): 1378, лютий 2000 | PMID: 10722376.
[4] Nature Australia 26 (7): 5, літо 1999 - 2000.