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
Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности» Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности»

О том, как обезопасить бизнес сегодня и переформатировать его под реалии завтра

Inc.
Удар с небес Удар с небес

Javelin считают наиболее совершенным легким средством против бронетехники

Популярная механика
Как превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель: наш опыт Как превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель: наш опыт

Как с минимальными затратами превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель?

CHIP
Дроны-самоубийцы Дроны-самоубийцы

Разработка барражирующих боеприпасов

Популярная механика
Материаловеды разобрались в механических свойствах птичьего гнезда Материаловеды разобрались в механических свойствах птичьего гнезда

Как птицы строят свои гнезда?

N+1
Зерно уплывает за рубеж рекордными темпами Зерно уплывает за рубеж рекордными темпами

Засуха в Европе и низкий урожай зерновых в России вызвали ажиотаж на рынке

Эксперт
«За Волгой для нас земли нет» «За Волгой для нас земли нет»

Победа в Сталинградской битве стала переломным пунктом в истории ВОВ

Эксперт
Нашествие Нашествие

Кролики-убийцы и другие животные-захватчики

Популярная механика
Квантовый интернет. Перспективная сеть на невероятной основе Квантовый интернет. Перспективная сеть на невероятной основе

Квантовые компьютеры делают первые шаги. А каким будет квантовый интернет?

Цифровой океан
Понты дороже денег Понты дороже денег

«Самый дорогой коньяк», или Как решались вопросы долгов в начале нулевых

СНОБ
Владимир Киселев Владимир Киселев

Почему мода на рэп скоро пройдет и какие современные треки являются мегахитами

ЖАРА Magazine
5 вещей, которыми нельзя пренебрегать после пластики груди 5 вещей, которыми нельзя пренебрегать после пластики груди

5 правил, о которых ты ни в коем случае не должна забывать после пластики груди

Cosmopolitan
«Мы пытались спасти свой брак, но поняли, что это невозможно...» «Мы пытались спасти свой брак, но поняли, что это невозможно...»

Петр Кислов о Полине Гагариной

Коллекция. Караван историй
Невероятные кинетические украшения Дакно Юна Невероятные кинетические украшения Дакно Юна

Живые существа в мире механизмов Дакно Юна

TechInsider
8 проблем с бюстгальтером и их решения 8 проблем с бюстгальтером и их решения

Бюстгальтер стал плохо сидеть?

The Voicemag
Ехать некуда: образ заграницы в российской поп-музыке Ехать некуда: образ заграницы в российской поп-музыке

Культурному интуризму в музыке пришел конец?

Правила жизни
Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе

Почему клиентов отталкивают цифры и привлекают истории

VC.RU
Почему женщины становятся бездомными и как они живут на улицах в России Почему женщины становятся бездомными и как они живут на улицах в России

Что известно о женщинах без крыши над головой

Forbes
Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю

Ученые исследовали подвеску, найденную на раскопках в Великом Новгороде

Наука и жизнь
Диета при сахарном диабете: что важно знать Диета при сахарном диабете: что важно знать

Как питаться при диабете, чтобы держать его под контролем

РБК
Что лучше: контактные линзы или очки. Выбор неочевиден Что лучше: контактные линзы или очки. Выбор неочевиден

Вокруг использования очков и линз ходит множество мифов. Как определиться?

TechInsider
На двух колесах: сколько стоит аренда самоката в Москве На двух колесах: сколько стоит аренда самоката в Москве

Какой из множества сервисов поминутной аренды самокатов предпочесть

CHIP
Cтрах разрыва: когда пора уходить Cтрах разрыва: когда пора уходить

Почему страх разрыва только вредит отношениям?

Psychologies
Стреляет в ухе Стреляет в ухе

Не лиши себя нечаянно слуха

Лиза
Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой

Выбираем эргономичный офисный стул

VC.RU
Крысиные предшественники сперматозоидов остались работоспособны после 23 лет заморозки Крысиные предшественники сперматозоидов остались работоспособны после 23 лет заморозки

Что происходит со сперматозоидами крысы за время долгого хранения в жидком азоте

N+1
Что делать, если твои персональные данные утекли в сеть Что делать, если твои персональные данные утекли в сеть

Рассказываем, как не стать жертвой злоумышленников и не выплачивать чужой кредит

Maxim
Как пилотов защищают от серьезных аварий в «Формуле-1»? Как пилотов защищают от серьезных аварий в «Формуле-1»?

Как работает система защиты пилотов в «Формуле-1»?

Maxim
Отречение от рэп-престола и публичный сеанс психотерапии: каким получился пятый альбом Кендрика Ламара Отречение от рэп-престола и публичный сеанс психотерапии: каким получился пятый альбом Кендрика Ламара

Mr. Morale & The Big Steppers — очень личная и сложная работа Кендрика Ламара

Правила жизни
Открыть в приложении