Ученые из Королевского технологического института в Стокгольме создали новый искусственный аналог нити паутины. В отличие от предыдущих разработок новый материал лишь на десять процентов состоит из паучьего белка, а оставшиеся 90 процентов составляют полученные из древесины целлюлозные нановолокна. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
Паутина привлекает ученых своей выдающейся прочностью, сопоставимой со многими марками сталей. Также она сохраняет свое натяжение как при растяжении, так и при сжатии. Причину такого поведения паутины выяснили лишь недавно. Известно, что обычно паутина покрыта мелкими каплями клейкой жидкости. Оказывается, когда нагрузка на растянутую нить ослабляется, она начинает наматываться на эти капли, как на катушку.
Как правило, искусственную паутину создают из рекомбинантного паучьего белка. Для этого гены, кодирующие выработку этого белка, внедряют в генно-модифицированные бактерии, которые вырабатывают его в относительно больших количествах. Однако, такой процесс все еще слишком дорог, чтобы использовать получаемые нити в промышленных масштабах.
Исследователи решили использовать необычную схему для создания композитных нитей. Основу составляли целлюлозные нановолокна — один из самых распространенных структурных материалов на земле, который можно добывать из древесины. Для сравнения ученые сделали два вида материалов: состоящие только из целлюлозных волокон и с добавлением паучьего белка. Нити создавались путем вдавливания геля в поток жидкости, который выравнивал хаотично распределенные нановолокна в одном направлении.
Механические испытания показали, что второй материал показал более высокую прочность на разрыв — около 1000 мегапаскалей. Ученые предполагают, что белок выступает в качестве «клея», который скрепляет целлюлозные волокна между собой и увеличивает общую прочность композита.
Компания Adidas обещала выпустить в 2017 году кроссовки, состоящие из искусственной паутины, которые можно растворить в поставляемом в комплекте растворителе со специальным ферментом.
Григорий Копиев