Ученые превращают животных и растения в фабрики для производства материалов

Популярная механикаHi-Tech

Живые фабрики

Светящаяся паутина и шелк с нанотрубками: ученые готовы превратить животных и растения в фабрики для производства материалов будущего.

Текст: Роман Фишман

Мастерство плетения волокон насекомые и пауки оттачивали сотни миллионов лет, научившись создавать материалы невероятно прочные и легкие, биосовместимые и химически инертные. Жаль, что применение их человеком уже тысячелетия сводится к банальному производству шелковых тканей – хотя чем лучше мы узнаём свойства этих биоволокон, тем больше это похоже на забивание гвоздей микроскопом. Взять хотя бы паутину – материал надежнее стали (предел прочности на разрыв 1,0–2,7 ГПа) и легче углеволокна (плотность 1,3–1,4 г/см3). Ее свойства сравнимы с лучшими вариантами кевлара и даже новомодных волокон, дополнительно укрепленных молекулярными «узелками» на полимерных цепочках. Из паутины вышли бы отличная одежда и тросы, прочные биоразлагаемые пакеты, хирургические нити и даже бронежилеты.

Эти свойства вырастают из сложной структуры паучьей нити. Паутинные белки, такие как спидроин, выделяются специальными железами и состоят в основном из аминокислот глицина и аланина. По мере того как на воздухе секрет твердеет, небольшой и подвижный глицин образует упругую и аморфную основу структуры, тогда как аланин организуется в прочные «кристаллические» домены, которые могут дополнительно скрепляться сульфидными мостиками аминокислотных остатков серина. Это настоящий биокомпозит, сложная структура которого позволяет добиться уникальных характеристик. В аморфную основу могут включаться и дополнительные молекулы, придающие паутине новые свойства: например, пирролидин отпугивает муравьев, а заодно активно поглощает воду, поддерживая паутину в оптимально увлажненном состоянии.

Структура паутинной нити

Белок образует твердые «кристаллические» участки, соединенные упругими мостиками

Армирование

Наличие таких «легирующих» соединений не редкость для природных полимеров. Включения металлов укрепляют челюсти некоторых насекомых, а минеральные кристаллы делают зубы брюхоногих морских блюдечек самым прочным из всех природных материалов. Неудивительно, что и ученые пытаются улучшить свойства паутины внесением искусственных добавок – наночастиц, углеродных нанотрубок и даже полупроводниковых микрокристаллов теллурида кадмия, покрытие из которых заставило паутину флуоресцировать. Как правило, их просто напыляют на нить. Внедрить частицы в ее структуру не удавалось, пока итальянско-британский физик Никола Пуньо не опрыскал животных водой с графеновыми хлопьями и нанотрубками.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Человек, который купил космодром Человек, который купил космодром

Плавучий космодром «Морской старт»: перезагрузка

Популярная механика
Нехимические зависимости: что это такое, как их распознать и победить Нехимические зависимости: что это такое, как их распознать и победить

Вы просыпаетесь и сразу тянетесь к телефону?

Maxim
Ураганная энергия Ураганная энергия

Как направить в мирное русло энергию ураганов

Популярная механика
Позитивные вибрации: плюсы и минусы дизельной модификации пикапа JAC T9 Позитивные вибрации: плюсы и минусы дизельной модификации пикапа JAC T9

JAC T9: настоящие внедорожники еще выпускают

ТехИнсайдер
Кассовый прорыв Кассовый прорыв

Сборы комедии «Я худею» в восемь раз превысили ее производственный бюджет

РБК
Счастье для всех недаром Счастье для всех недаром

Писатель Шамиль Идиатуллин — о роли Аркадия Стругацкого в его жизни

Weekend
Картонная инженерия Даниеля Агдага Картонная инженерия Даниеля Агдага

Австралийский художник Даниель Агдаг делает скульптуры из картона

Популярная механика
Музыка — не в нотах Музыка — не в нотах

Что мы потеряли в музыке за последние сто лет, педантично следуя нотам?

СНОБ
Стеклянные микробы Люка Джеррама Стеклянные микробы Люка Джеррама

Героев этих произведений не разглядеть без микроскопа

Популярная механика
Крупным планом: что происходит с отечественным кинорынком Крупным планом: что происходит с отечественным кинорынком

Какое кино сейчас интересно зрителям в России?

Inc.
Пушки или масло Пушки или масло

Как технологии двойного назначения помогли послевоенной конверсии

Эксперт
Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер

Какие ошибки в выборе цвета стен способны испортить весь интерьер?

VOICE
Ксения Хаирова Ксения Хаирова

О Валентине Талызиной, актрисе поистине уникальной

Караван историй
«Ревность о Севере: Прожектерское предпринимательство и изобретение Северного морского пути в Российской империи» «Ревность о Севере: Прожектерское предпринимательство и изобретение Северного морского пути в Российской империи»

Почему предпринимателей интересовала печорская древесина

N+1
Дрейф континентов 2.0: как будет выглядеть Земля через миллионы лет — рассказывает геолог Дрейф континентов 2.0: как будет выглядеть Земля через миллионы лет — рассказывает геолог

Покопаемся в геологическом прошлом и будущем нашей Земли

ТехИнсайдер
История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета

Почему телефонные будки Лондона окрашены именно в яркий красный цвет?

ТехИнсайдер
На видном месте На видном месте

Реклама стран на форме клубов: имидж для властей, аудитория для команд

Ведомости
Быстрее, выше, сильнее: как спорт становится одержимостью и действительно ли фитнес-культура мешает нам полноценно жить Быстрее, выше, сильнее: как спорт становится одержимостью и действительно ли фитнес-культура мешает нам полноценно жить

Как часто мы злоупотребляем спортом и злоупотребляем ли вообще

Правила жизни
Подруга друга Подруга друга

Могут ли мужчина и женщина просто дружить?

Лиза
Выдр уличили в охоте на пингвинов Выдр уличили в охоте на пингвинов

Ученые зафиксировали нападения выдр на пингвинов в ЮАР

N+1
Регионы не оправдали кредиты Регионы не оправдали кредиты

Счетная палата усомнилась в эффективном использовании кредитов регионами

Ведомости
Австралиец нашел прижизненные фотографии вымершего почти сто лет назад бандикута Австралиец нашел прижизненные фотографии вымершего почти сто лет назад бандикута

Куратор музея обнаружил в архивах черно-белые фотографии бандикута

N+1
Секс и скорость: 5 лучших фильмов с крутыми тачками и сексуальными девушками Секс и скорость: 5 лучших фильмов с крутыми тачками и сексуальными девушками

Вспоминаем крутые фильмы с горячими девушками

Maxim
Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек

Ученые проанализировали многочисленные человеческие кости из пещеры Эль-Мирадор

N+1
«Радость из простых вещей»: как насладиться августом и не грустить об уходящем лете «Радость из простых вещей»: как насладиться августом и не грустить об уходящем лете

Как извлечь максимум пользы из последнего месяца лета

Forbes
«Продажи, превышающие ожидания, тоже могут стать проблемой»: 3 ошибки книжного продюсерского центра «Продажи, превышающие ожидания, тоже могут стать проблемой»: 3 ошибки книжного продюсерского центра

Опыт и ошибки книжного продюсерского агентства и издательства

Inc.
Унесенные облаком Унесенные облаком

Как информационные технологии сменяют друг друга в нашей жизни

Эксперт
Как в том меме Как в том меме

Почему ироничные картинки стали видом коммуникации и целым культурным пластом

Grazia
Расписки при ДТП: как пишутся и какими бывают Расписки при ДТП: как пишутся и какими бывают

Как пишется расписка при ДТП и когда этого делать не стоит

РБК
Ирригатор или зубная нить: что лучше для гигиены зубов? Ирригатор или зубная нить: что лучше для гигиены зубов?

Зубная нить и ирригатор: нужно ли усложнять свою рутину ухода за зубами?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении