Коричневые пауки-отшельники используют уникальную технику микропетли, чтобы сделать свои нити прочнее, чем у любого другого паука, как показало недавно опубликованное сотрудничество Великобритании и США.
Один из самых страшных и ядовитых паукообразных в мире, американский коричневый паук-отшельник давно известен своим характерным некротоксическим ядом, а также необычным шелком. Теперь новое исследование предлагает объяснение того, как паук может сделать свой шелк необычайно прочным.
Исследователи предполагают, что применительно к синтетическим материалам этот метод может вдохновить на научные разработки и улучшить конструкции, поглощающие удары, используемые в космических путешествиях.
Исследование, опубликованное в журнале Material Horizons, было проведено учеными с факультета зоологии Оксфордского университета совместно с командой с факультета прикладных наук Колледжа Уильяма и Мэри в Вирджинии. Их наблюдение за прядением коричневого паука-отшельника показывает, как и в какой степени пауку удается укреплять шелк, который он производит.
Наблюдая за паукообразным, команда обнаружила, что в отличие от других пауков, которые производят круглые ленты из нитей, шелк отшельника тонкий и плоский. Это структурное отличие является ключом к прочности нити, обеспечивая гибкость, необходимую для предотвращения преждевременного обрыва и выдерживания узлов, образующихся во время прядения, которые придают каждой нити дополнительную прочность.
Профессор Ханнес Шнипп из William & Mary объясняет: «Теория узлов, увеличивающих прочность, хорошо доказана. Но добавление петель к синтетическим нитям, по-видимому, всегда приводит к преждевременному выходу волокна из строя. Наблюдение за пауком-отшельником дало прорывное решение; в отличие от всех пауков его шелк не круглый, а тонкая плоская лента наноразмера. Ленточная форма добавляет гибкости, необходимой для предотвращения преждевременного выхода из строя, так что все микропетли могут обеспечить дополнительную прочность нити».
Используя компьютерное моделирование для применения этой техники к синтетическим волокнам, команда смогла протестировать и доказать, что добавление даже одной петли значительно увеличивает прочность материала.
William & Mary Аспирант Шон Кебли добавляет: «Мы смогли доказать, что добавление даже одной петли значительно повышает прочность простой синтетической липкой ленты. Наши наблюдения открывают дверь для новой технологии волокна, вдохновленной коричневой отшельник."
Говоря о том, как в будущем техника отшельника может быть применена более широко, профессор Фриц Фоллрат с факультета зоологии Оксфордского университета добавляет: чем без петель. Это сразу наводит на мысли о возможных применениях. Например, углеродные нити могут быть свернуты в петли, чтобы сделать их менее хрупкими и, таким образом, позволить их использование в новых конструкциях, поглощающих удары. Одним из примеров может быть паукообразная паутина из углеродных нитей, плавающая в открытом космосе для захвата дрейфующего космического мусора, который угрожает жизни астронавтов и целостности спутников».