Паутина как материал уже давно известна ученым своей прочностью. Ко всем своим преимуществам она, как выяснили ученые, обладает еще одним необычным свойством, которое может помочь создать новый вид искусственных мышц.
Исследователи обнаружили, что эластичные волокна очень сильно реагируют на изменения влажности. При определенном уровне относительной влажности в воздухе они внезапно сжимаются и переплетаются.
Сотрудники Массачусетского технологического института обнаружили свойство паутинного шелка, называемое суперконтракцией, при котором тонкие волокна могут внезапно сжиматься в ответ на изменения влажности.
Новое открытие заключается в том, что нити не только сжимаются, но и скручиваются одновременно, обеспечивая мощную силу кручения. По мнению ученых, это новое явление.
Команда протестировала ряд других материалов, включая человеческие волосы, но не нашли таких скручивающих движений. Ученые пришли к выводу, что это явление может быть использовано для создания искусственных мышц.
Паучий шелк имеет высокую прочность и гибкость. Ученые во всем мире работают над воспроизведением этих свойств в синтетической версии волокна на основе белка.
В то время как цель этой скручивающей силы, с точки зрения паука, неизвестна, исследователи считают, что суперконтракция в ответ на влагу может быть способом убедиться, что паутина натянута в ответ на утреннюю росу, возможно, защищая ее от повреждений, и максимизирует ее чувствительность к вибрации, чтобы паук чувствовал свою добычу.
Благодаря комбинации лабораторных экспериментов и молекулярного моделирования с помощью компьютера специалисты смогли определить, как работает механизм скручивания. Оказывается, он основан на сворачивании определенного вида строительного блока белка, называемого пролином.
Белок имеет встроенную вращательную симметрию. Теперь, когда это свойство найдено, может быть, его можно воспроизвести в синтетическом материале. Возможно, как считают специалисты, удастся создать новый полимерный материал, который будет воспроизводить это поведение.
Уникальная склонность шелка подвергаться сверхконтракции и проявлять крутильное поведение в ответ на внешние триггеры, такие как влажность, может быть использована для разработки материалов на основе шелка, которые могут быть точно настроены на наноуровне.
Потенциальные применения разнообразны: от управляемых мягких роботов и датчиков к умным тканям и зеленым генераторам энергии.
Может также оказаться, что другие природные материалы демонстрируют это свойство, но если это так, это не было замечено.
