Материал, тоньше человеческого волоса, оказался крепче кевлара и эластичнее большинства искусственных волокон. Теперь учёные сделали его ещё прочнее и научили откликаться на магнитное поле. Речь идёт о паутине, которая в ближайшем будущем может стать основой мягких роботов и гибкой электроники.
Паутина всегда считалась уникальным природным материалом: лёгкая, биосовместимая, устойчивая к температурам и в три раза прочнее кевлара. Но у неё есть предел прочности. Чтобы его преодолеть, исследователи из ИТМО вместе с коллегами из Тель-Авива и Авейру разработали новый метод модификации.
Обычно паукам добавляют наночастицы в пищу или опрыскивают их раствором, однако лишь малая часть вещества достигает шелковых желез. На этот раз учёные пошли другим путём — они делали прямые инъекции магнитными наночастицами Fe₃O₄ в область шелковой железы пауков-птицеедов Holothele incei.
«Рост модуля Юнга делает паутину по жёсткости сравнимой с хрящом. Наночастицы действуют как мостики: они притягивают аминокислоты спидроина, и структура шелка становится более упорядоченной. Кроме того, паутина приобрела магнитные свойства, что позволит управлять волокном»
— Анастасия Крючкова, заведующая лабораторией факультета биотехнологий ИТМО
В результате доля β-листов в структуре шелка выросла с 48% до 71%, а модуль Юнга увеличился на 82%. При этом паутина сохранила свои базовые свойства — лёгкость и гибкость.
Такой материал открывает путь к созданию мягких роботов, где паутина может выступать в роли «связок», позволяющих конечностям двигаться свободнее. Магнитные свойства волокна дают возможность управлять движениями снаружи, меняя поле. Кроме того, модифицированная паутина может стать прочной и эластичной подложкой для микросхем в гибкой электронике.
Таким образом, природа и нанотехнологии объединились, чтобы превратить древнейший биоматериал в основу технологий завтрашнего дня.
Источник: ИТМО
