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

Летающий автомобиль Атаманова Летающий автомобиль Атаманова

Пятиместный автомобиль, первый полет которого планируется уже в сентябре

Популярная механика
День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ

Что такое драфты и почему они вообще существуют?

Forbes
Ураганная энергия Ураганная энергия

Как направить в мирное русло энергию ураганов

Популярная механика
Куда приводят мечты инженеров Куда приводят мечты инженеров

Маршрут выходного дня по Калужской области

Weekend
Сюрпризы от Клериссо Сюрпризы от Клериссо

Рисунки французского художника начала XIX века Шарля Луи Клериссо

Дилетант
От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад

Оригинальные проекты, переосмысливающие классические сказки в неожиданном ключе

Правила жизни
Всеволод Иванов Всеволод Иванов

Из всех советских писателей Всеволод Иванов был наиболее плодовит

Дилетант
Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог

По каким причинам девушки выбирают парней с криминальным прошлым?

VOICE
Огненный пульс Огненный пульс

Летательные аппараты с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем

Популярная механика
Мария Порошина Мария Порошина

«Людмила Ставская взяла меня за руку, а я чувствовала себя как слепой котенок»

Караван историй
Новое прочтение Новое прочтение

Современная архитектура и продуманный классический интерьер: дом в Подмосковье

SALON-Interior
Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью

Ученые пытаются определить, где и сколько льда находится на Луне

ТехИнсайдер
Десять цветов Десять цветов

Самые древние и почитаемые традиционные ремесла – часть культурного кода Мьянмы

Вокруг света
Денис Филиппов: Больших проблем на рынке жилья я бы не прогнозировал Денис Филиппов: Больших проблем на рынке жилья я бы не прогнозировал

Гендиректор фонда Дом.РФ — какие арендные проекты поддерживает государство

Ведомости
«Я, наверное, вас удивлю…» «Я, наверное, вас удивлю…»

Ирина Безрукова — о возрасте, красоте и женской силе

OK!
Петербург будущего Петербург будущего

Экскурсия по Северной столице от Льва Лурье и новое поколение гидов-урбанистов

Собака.ru
10 неожиданных вопросов Эльдару Хакимову 10 неожиданных вопросов Эльдару Хакимову

Эльдар Хакимов о том, зачем он говорит с домовым и чем плохи затянувшиеся ужины

VOICE
Добавь изюминку Добавь изюминку

Как быстро и бюджетно преобразить дачный интерьер

Лиза
Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем» Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем»

Актриса Ирина Мирошниченко рассказывает о своей молодости и начале карьеры

Коллекция. Караван историй
Японские ученые протестировали три способа пробуждения и выяснили, как избавиться от сонливости по утрам Японские ученые протестировали три способа пробуждения и выяснили, как избавиться от сонливости по утрам

Как изменение освещения в спальне поможет избавить от сонливости по утрам

Inc.
Время спать Время спать

Хотите впасть в спячку до весны? Теоретически для этого нет никаких препятствий

ТехИнсайдер
Коллекция суеверий Коллекция суеверий

Угличский музей мистики Дарьи Чужой переосмысляет фольклор

Отдых в России
Движение вверх Движение вверх

Почему современные мегаполисы должны делать ставку на вертикальный рост?

Ведомости
Центральное звено Центральное звено

Какой должна быть роль институтов развития в новом мирохозяйственном укладе

Эксперт
Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни

Черты личности и удовлетворенность жизнью в большей степени наследуются

Inc.
Непростая материя Непростая материя

Секреты, которые скрывают узоры ивановских тканей

Вокруг света
«У художника нет цели — только путь» «У художника нет цели — только путь»

Зорикто Доржиев о том, как искать себя в легендах и находить на Christie’s

Weekend
Ликвидность на бумаге Ликвидность на бумаге

Почему в банковской системе России сохраняется структурный профицит ликвидности

Ведомости
Квазивалютный бизнес Квазивалютный бизнес

Что такое квазивалютные кредиты в китайских юанях и как они работают

Ведомости
Ее уже не спасти: 7 признаков того, что вам пора заменить духовку Ее уже не спасти: 7 признаков того, что вам пора заменить духовку

Признаки, сигнализирующие о том, что духовка нуждается в замене

ТехИнсайдер
Открыть в приложении