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
0,06 га счастья 0,06 га счастья

Когда в России появилось такое явление, как дача

КАНТРИ Русская азбука
Дроны-самоубийцы Дроны-самоубийцы

Разработка барражирующих боеприпасов

Популярная механика
Переходим на летнее время Переходим на летнее время

7 актуальных задач, которые легче решить под ярким солнцем

Лиза
Путешествующий бонсай Азумы Макото Путешествующий бонсай Азумы Макото

Композиции японского флориста побывали на границе космоса

Популярная механика
Самоубийство семьи бургомистра Самоубийство семьи бургомистра

«Кризис закончен. Орудия затихли. Кто знал, как нам стоит поступить?»

Дилетант
Как победить хищника? Как победить хищника?

Навыки выживания, необходимые для победы над расой идеальных охотников

Популярная механика
Почему машина заводится и глохнет и что с этим делать Почему машина заводится и глохнет и что с этим делать

Что делать, если машина глохнет: причины, диагностика, куда смотреть

РБК
Полет бумеранга Полет бумеранга

Гибрид самолета, вертолета, конвертоплана и автожира

Популярная механика
JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете» JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете»

JALAGONIA за 21 год уже прошла большой творческий путь

ЖАРА Magazine
Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо? Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техника
Любовь, сбивающая с ног: 10 культовых фильмов про свадьбы Любовь, сбивающая с ног: 10 культовых фильмов про свадьбы

Фильмы о свадьбе, которые заставят вас смеяться и плакать

Правила жизни
Переславская флотилия Переславская флотилия

Переславль-Залесский: город на Золотом кольце, где хочется остановиться

Отдых в России
Анекдотные коменданты Анекдотные коменданты

Генералы Башуцкий и Мартынов прославились как коллективный персонаж анекдотов

Дилетант
Запах города Запах города

Аромастилист о том, как не ошибиться в выборе парфюмерного гардероба

ЖАРА Magazine
На «зеленой» волне На «зеленой» волне

Какие экологические технологии внедряют отечественные аграрии

Агроинвестор
Композиты в судостроении Композиты в судостроении

Что же такое композиционные материалы (композиты)?

Наука и техника
Не женское дело? Не женское дело?

Еще 20–30 лет назад женщина-режиссёр воспринималась как нечто исключительное

Дилетант
Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты» Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты»

О том, как обнаруживаются экзопланеты и какими они бывают

Наука и техника
Ольга Пивень: «ИИ все глубже интегрируется в бизнес-процессы» Ольга Пивень: «ИИ все глубже интегрируется в бизнес-процессы»

Ольга Пивень о достижениях конференции «Цифровая индустрия промышленной России»

Ведомости
Польский узел Польский узел

В 1980 году ситуация в Польше складывалась непростая...

Дилетант
Перспективы энергоскладов: как мы будем хранить электричество Перспективы энергоскладов: как мы будем хранить электричество

Какие надежные способы аккумулировать значительные объемы энергии существуют?

Монокль
Жизнь Васи Ложкина Жизнь Васи Ложкина

Художник Вася Ложкин: котики, музыка, театральная сцена

Отдых в России
Катай на здоровье Катай на здоровье

Как укрепить мышцы кора и натренировать стабилизацию

ЖАРА Magazine
Короткая ответственность Короткая ответственность

Почему короткие страховки ОСАГО остаются непопулярными?

Ведомости
«Любая цифровизация должна сопровождаться стратегией по кибербезопасности» «Любая цифровизация должна сопровождаться стратегией по кибербезопасности»

Почему одни компании видят отдачу от внедрения цифровых решений, а другие нет?

Ведомости
Хирургия без шрамов: как появилась лапароскопия Хирургия без шрамов: как появилась лапароскопия

Как и когда хирургия стала щадящей?

ТехИнсайдер
Ламздорфы Ламздорфы

Род Ламздорфов по праву могут считать своим и Россия, и Германия

Дилетант
Екатерина Глухарева: «Банки видят уязвимости бизнеса и помогают их исправлять» Екатерина Глухарева: «Банки видят уязвимости бизнеса и помогают их исправлять»

Директор по рискам «Точка банк» — о видах атак мошенников на малый бизнес

Ведомости
6 бытовых привычек, из-за которых в доме плохо пахнет 6 бытовых привычек, из-за которых в доме плохо пахнет

Некоторые из этих вещей вы совершаете ежедневно, а они влияют на запах в доме

ТехИнсайдер
Открыть в приложении