Паучий шелк можно использовать как роботизированную мышцу

Полина Агеева – 04 марта 2019

Исследователи обнаружили, что паучий шелк, известный как один из самых прочных материалов для своего веса, обладает еще одним необычным свойством, которое может привести к появлению новых видов искусственных мышц или роботизированных приводов.

Исследователи обнаружили, что эластичные волокна очень сильно реагируют на изменения влажности. Выше определенного уровня относительной влажности воздуха они внезапно сжимаются и закручиваются. Об этих результатах сообщили в журнале Science Advances. Ученые назвали это свойство суперсжиманием, при котором тонкие волокна могут внезапно сжиматься в ответ на изменения влажности. Нити не только сжимаются, но и скручиваются одновременно, создавая сильную скручивающую силу.

Команда протестировала ряд других материалов, в том числе человеческие волосы, но не обнаружила таких скручивающих движений в других.

Паучий шелк известен своим исключительным соотношением прочности и веса, своей гибкостью, прочностью и упругостью. Ряд команд по всему миру работают над тем, чтобы воспроизвести эти свойства в синтетической версии волокон на основе белка.

Хотя назначение этой силы скручивания для паука неизвестно, исследователи считают, что суперсжатие в ответ на влагу может быть для паука способом убедиться, что сеть натянута или защитить ее от повреждений и максимизировать его восприимчивость к вибрации, чтобы паук почувствовал свою добычу.

Благодаря комбинации лабораторных экспериментов и молекулярного моделирования с помощью компьютера ученые смогли определить, как работает механизм скручивания. Оказалось, он основан на сворачивании определенного вида белкового строительного блока, называемого пролином.

Благодаря своей силе кручения, это делает возможным «совершенно новый класс материалов». Теперь, когда это свойство найдено, может быть, его удастся воспроизвести в синтетическом материале.

Уникальная склонность паучьего шелка подвергаться суперсжиманию в ответ на внешние триггеры, такие как влажность, может быть использована для разработки чувствительных материалов на основе шелка, которые можно точно настроить на наноуровне. Потенциальные области применения разнообразны: от мягких роботов и датчиков влажности, до интеллектуальных тканей и генераторов экологически чистой энергии.