Vědci vytvořili extrémně silné vlákno kopírující strukturu pavučiny

Profesoři Frederick Gosselin a Daniel Therriault z polytechnického institutu Montrealské univerzity vytvořili spolu se studentem vyššího ročníku Renaudem Passieuxem extrémně silné polymerové vlákno. Inspirací jim bylo vlákno pavouka.

Pavoučí vlákno, nit s ohromujícími vlastnostmi

3 až 8 mikrometrů (1 mikrometr = 0,001 mm) v průměru, ale 5 až 10krát silnější než ocel nebo kevlar. Navzdory své lehkosti disponuje pavoučí vlákno úžasnou odolností vůči rozpínání. Aby mohli vědci vyrobit materiál se stejnou charakteristikou, snažili se tuto vlastnost napodobit mnoho let. Obrovskou zásluhu na výjimečné síle pavoučího vlákna, tedy schopnosti absorbovat velké množství energie, než dojde k jeho rozpadu, má specifická molekulová struktura proteinového řetězce, ze kterého je vlákno vyrobeno. Mechanický původ jeho síly přilákal pozornost výzkumníků Laboratory for Multiscale Mechanics in Polytechnique Montreal's Department of Mechanical Engineering.

„Hedvábný protein se svine sám do sebe, stejně jako pružina. Každé oko pružiny je připevněno ke svému sousedovi pomocí vazby, neboli chemických spojení, které se lámou těsně před tím, než se roztrhne hlavní molekulová struktura,“ vysvětluje profesor Gosselin. A dodává, že: „K rozbití proteinu napínáním je potřeba rozvinout pružinu a přerušit každou jednotlivou vazbu, což vyžaduje mnoho energie. Tento mechanismus se snažíme v laboratoři napodobit.“

Napodobení přírody pomocí polymerových vláken

Jejich projekt zahrnuje vytvoření mikrostrukturového vlákna v mikrometrickém měřítku, s vlastnostmi podobnými těm pavoučím. „Postup výroby spočívá v nalévání vlákna hustého polymerického roztoku na mezivrstvu pohybující se určitou rychlostí. Tímto způsobem vytvoříme nestálost,“ uvedl Renaud Passieux. „Vlákno vytvoří sérii smyček nebo spirál, podobně jako když si nanášíte med na chléb. Vytvoří tak pravidelné vzorce, které nazýváme nestálé vzorce.“

Široká škála využití

Výzkumníci věří, že v budoucnu bude možné vytvořit kompozitní materiál získaný propletením těchto vláken. Nově vzniklý materiál pomůže například při výrobě lehčích a bezpečnějších motorů letadel a v případě exploze zabrání rozptýlení úlomků. Využití lze však předpovídat téměř ve všech vědních oborech, od chirurgických přístrojů přes neprůstřelné oblečení až po součástky do automobilů.

Celý článek na Phys Org

Image Credit: Phys Org

-jk-