Вчені з'ясували, чому павутина в п'ять разів міцніший за сталь
Наступного разу, коли ви побачите в лісі павутинку, задумайтеся: вона настільки міцна, що одна така нитка товщиною з дорослої людини витримала б реактивний лайнер! Вчені довго билися над вирішенням цієї загадки і нарешті розкрили секрет: виявилося, що вся справа в унікальній структурі ловчої мережі павуків, повідомляє Популярная механика.
Міцні мережі
Щоб дізнатися, чому павутина в п'ять разів міцніший за сталь, вчені вивчили нитки, які отруйний павук Loxosceles reclusa виробляє для створення ловчих мереж і вмістилищ для кладок яєць. При укусі цього павука з неймовірно довгими лапами у людини розвивається локсосцелізм - запалення, а потім і гангреною струпи з відмираючих тканин на місці укусу. Дослідники уважно розглянули павутину за допомогою атомного мікроскопа і виявили одну дивовижну обставину. Те, що неозброєні очі приймають за одну-єдину найтоншу нитку (товщина якої приблизно в 1000 разів менше людської волосини), насправді є щільним «канатом», сплетеним з сотень нановолокон. Діаметр одного такого волокна - 20 мільйонних часток міліметра. Подібно до сучасних кабелях, кожна нитка павутини складається з паралельних наноструктур довжиною не менше 1 мкм.
Власник павутини - грізний і вкрай отруйний коричневий павук-відлюдник
Не дуже довге волокно, чи не так? Так може здатися на перший погляд. Однак, якщо розглянути структуру на мікрорівні, то виявиться, що довжина такого волокна може перевершувати ширину приблизно в 50 разів - і дослідники впевнені, що вони можуть розтягуватися ще сильніше.
Нановолокна в живій природі: секрет міцності
Ідея того, що павутина складається з нановолокон, не нова і вже безліч разів обговорювалася в науковому співтоваристві. Однак до сих пір дослідники не могли надати доказ того, що наноскопические нитки складають всю павутину, а не окремі її частини. «Секретним зброєю» вчених в даному випадку стали унікальні властивості павутини Loxosceles reclusa. Якщо більшість павуків пряде циліндричні нитки, то павутина цих за фактом плоска, як стрічка - це полегшило дослідження під потужним мікроскопом.
Нове відкриття грунтується на ще більш ранній роботі, яку команда опублікувала рік тому. Тоді вчені з'ясували, що L. reclusa (їх ще називають «коричневі павуки-відлюдники») підсилюють плоскі нитки за допомогою спеціальної техніки плетіння. Немов жива швейна машинка, павук вплітає приблизно 20 мікропетель в кожен міліметр павутини. Такі «стежки» зміцнюють липку ловчих мережа і надають їй неймовірну міцність. Дослідники запевняють, що навіть якщо форма ниток і техніка плетіння мереж у інших павуків і відрізняються, нове відкриття може стати відправною точкою для вивчення натуральних волокон, які виробляють інші види.
Висновок
Для людства ця інформація є надзвичайно важливою - знаючи, як природа створює надміцні і дуже легкі нитки, ми і самі зможемо створювати їх синтетичні аналоги. Штучна павутина стала б у пригоді всюди, від військової і медичної промисловості до рядового текстилю. Однак зараз відтворити подібне волокно в промислових масштабах вкрай важко, і в це так ніхто і не досяг успіху (хоча кілька років тому такі спроби були). Вчені сподіваються, що подальші дослідження допоможуть рано чи пізно поставити на службу людству один з найскладніших і незвичайних матеріалів в світі.