Επιστήμονες δημιουργούν «υγρό νήμα» – νέο υλικό με έμπνευση από τον ιστό της αράχνης (video)

Από στις 17 Μαΐου 2016

Το φαινόμενο που παρατηρήθηκε από επιστήμονες των Πανεπιστημίων της Οξφόρδης, στο Ηνωμένο Βασίλειο και των Pierre et Marie Curie, στο Παρίσι, στη Γαλλία, προέρχεται από το χώρο της βιολογίας και έχει να κάνει με τη συμπεριφορά τμημάτων του ιστού ενός εντόμου, της αράχνης. Αυτό που θα μπορούσε να παρατηρήσει και ο κάθε μελετητής αυτού του εντόμου και κάνει εντύπωση είναι η συμπεριφορά του: Τεντώνοντας ένα κολλώδες νήμα από τον ιστό της αράχνης και αφήνοντάς το επανέρχεται γρήγορα, αποκαλύπτοντας ότι το νήμα ποτέ δεν χαλαρώνει, αλλά μένει πάντα τεντωμένο, ακόμη και όταν τεντώνεται πολλές φορές το κανονικό του μάκρος.

Αυτό συμβαίνει επειδή οποιοδήποτε αποκομμένο τμήμα του ιστού αμέσως τυλίγεται στο εσωτερικό μικρών σταγόνων υδαρούς κόλλας που καλύπτουν και περιβάλλουν τον «πυρήνα» των ινών του σπιράλ του ιστού που ύφανε η αράχνη [δείτε το video – περισσότερα video θα βρείτε στη δημοσιευμένη  εργασία]. Οι ερευνητές μελέτησαν τις λεπτομέρειες αυτής της τεχνικής του «υγρού νήματος» στους ιστούς της αράχνης και τη χρησιμοποίησαν για να δημιουργήσουν στο εργαστήριο συνθετικές ίνες, που όπως ακριβώς το υλικό που παράγουν οι αράχνες, εκτείνεται όπως ένα στερεό και συμπιέζεται όπως ένα υγρό. Αυτή η νέα γνώση μπορεί να οδηγήσει σε μια νέα τεχνολογία εμπνευσμένη από τη βιολογία.

«Οι χιλιάδες μικρών σταγόνων κόλλας που σκεπάζουν τον ιστό της αράχνης, κάνουν πολλά περισσότερα από το να καθιστούν το νήμα κολλώδες για να συλλαμβάνεται μια μύγα. Παραδόξως, κάθε σταγόνα πακετάρει αρκετά δυνατά στο υδαρές της επικάλυμμα για να τραβάει τα χαλαρά μέρη του νήματος. Και αυτή η συμπεριφορά βαρούλκου χρησιμοποιείται για το εξαιρετικό αποτέλεσμα να κρατιούνται συνέχεια τα νήματα σφιχτά, όπως όλοι μπορούμε να παρατηρήσουμε και να ελέγξουμε, των ιστών στους κήπους μας», είπε ο καθηγητής στο Τμήμα Ζωολογίας του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, Fritz Vollrath.

Οι νέες ιδιότητες που παρατηρήθηκαν και αναλύθηκαν από τους επιστήμονες στηρίζονται σε μια λεπτή ισορροπία μεταξύ ελαστικότητας της ίνας και της επιφανειακής τάσης του σταγονιδίου. Είναι σημαντικό ότι η ομάδα των ερευνητών κατάφερε να αναδημιουργήσει αυτή την τεχνική στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας σταγονίδια λαδιού σε πλαστικά νήμα και αυτό το τεχνητό σύστημα συμπεριφέρονταν όπως ακριβώς το φυσικό βαρούλκο του ιστού της αράχνης, με κουβάρια του νήματος να τυλίγονται και να ξετυλίγονται μέσα στις σταγόνες λαδιού καθώς το νήμα εκτείνεται και συστέλλεται.

«Τα εμπνευσμένα από τη βιολογία υβριδικά νήματα θα μπορούσαν να κατασκευαστούν από σχεδόν κάθε συστατικό. Οι νέες αυτές γνώσεις θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως μικρο-κατασκευές πολύπλοκων δομών, αντιστρεπτοί μικρο-κινητήρες ή αυτορυθμιζόμενα ελαστικά συστήματα», λέει ο Dr Hervé Elettro, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Pierre et Marie Curie, στο Παρίσι.

Πηγή: Oxford University

Περισσότερα στην εργασία: In-drop capillary spooling of spider capture thread inspires hybrid fibers with mixed solid–liquid mechanical properties, PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA)

Egno Editorial

Egno Editorial

Το Editorial Team του egno. Επικοινωνήστε μαζί μας μέσω της φόρμας επικοινωνίας.