Пауки научились плести сверхпрочные нити с нанотрубками и графеном

Нити тутового шелкопряда отличаются прекрасной прочностью и упругостью, но до сих пор это едва ли не единственный пример того, как мы можем использовать столь замечательный материал, как паутина. «Люди тысячи лет широко используют шелк, но на паутине исследователи сосредоточились в последнее время, изучая ее весьма многообещающие механические свойства, – говорит профессор Университета Тренто Никола Пуньо (Nicola Pugno). – Это одни из лучших полимерных волокон в плане прочности на разрыв, предельного напряжения и особенно упругости, даже в сравнении с синтетическими волокнами наподобие кевлара».

Несмотря на эти замечательные свойства паутины шелкопряда, команде профессора Пуньо удалось сделать ее еще втрое прочнее и вдесятеро раз более упругой. В статье, опубликованной журналом 2D Materials, ученые описывают простой способ получить уникальное «бионанокомпозитное» волокно – поить пауков водой, содержащей углеродные нанотрубки или пластинки графена.

В лаборатории пауков трех видов авторы держали на такой «нанодиете», после чего проверили свойства их паутины. Самая крепкая из них продемонстрировала прочность на разрыв до 5,4 ГПа, и величину полной работы, затраченной на разрыв образца, – до 1570 Дж/г. По словам профессора Пуньо, эти цифры, соответственно, втрое и вдесятеро выше, чем у обычной биокомпозитной паутины.

«Это высочайшая прочность волокон, известная сегодня, сравнимая с прочностью лучших углеродных нанонитей и зубов морского блюдечка, – добавляет ученый. – Пока мы в самом начале, но наши результаты подтверждают саму концепцию и открывают путь к применению естественного и эффективного процесса, использованию самих пауков для производства упрочненного бионического шелкового волокна. (…) Более того, такой процесс естественного армирования биологических структурных материалов может использоваться и с другими животными и растениями, приведя к появлению нового класса веществ – бионических композитов».