Свойства паучьего шелка помогут создать сверхпрочные тросы

Ученые из Лондонского университета королевы Марии выяснили, что паучий шелк частично пружинится при скручивании в отличие от человеческого волоса, металлических проволок или синтетических волокон. Свойства эластичного и прочного паучьего шелка пригодятся при создании спасательных веревочных лестниц и парашютных тросов. Исследование опубликовано в Applied Physics Letters.

«Паучий шелк очень отличается от других привычных нам материалов. Каркасная нить паутины почти никогда не скручивается, и мы решили узнать почему», – сказал автор исследования Дэвид Данстан.

Ученые использовали установку, напоминающую крутильные весы, с помощью которых Генри Кавендиш в конце XVIII века впервые измерил гравитационное притяжение между лабораторными телами. Ученые исследовали нить двух видов пауков Nephila edulis и Nephila pilipes. Вращающийся прибор скрутил шелк, а камера зафиксировала малейшие колебания нити. Оказалось, что нити лишь слегка деформировались при скручивании. Это означает, что шелк высвобождает более 75% своей потенциальной энергии. Нити сопротивляются вращению и распределяют внутри себя энергию.

Ученые отметили, что такие свойства шелка могут быть связаны с его сложной физической структурой, которая состоит из нескольких нанофибрилл (нитевидных белковых структур). Каждая нанофибрилла представляет собой полукристаллический полимер, включающий упорядоченные нанокристаллические слои с высокой степенью внутренней водородной связи. Аморфные полипептидные цепи соединяются со слоями, чтобы образовать молекулярную сеть. По мнению ученых, из-за скручивания слои растягиваются и водородные связи деформируются. Слои могут восстановить свою первоначальную форму, но цепи остаются частично деформированными.

Ученые продолжат исследование, чтобы лучше понять, почему нити остаются во время скручивания жесткими, и в какой степени воздух помогает рассеивать энергию.