Gateway Foundation розробила проект ультрасучасної орбітальної станції
20 Лютого , 2019
SpaceX вперше запустила пілотований корабель Crew Dragon до МКС
2 Березня , 2019

Павуковий шовк запропонували використовувати в якості м’язів роботів

Дослідники нещодавно виявили дивовижну властивість шовку під назвою суперстискуваність, коли тонкі волокна можуть раптово стискатися у відповідь на зміну вологості. Як виявилось, нитки не лише стискаються, але і скручуються одночасно, створюючи сильну скручувальну силу. «Це нове явище», говорить Бюлер.

«Ми виявили це випадково», підтверджують його колеги. «Ми хотіли вивчити вплив вологості на драглайн шовку». Для цього вони підвісили вантаж на шовк, щоб створити свого роду маятник, і помістили його в камеру, де могли контролювати відносну вологість всередині. «Коли ми збільшили вологість, маятник почав обертатися. Цього ми не очікували».

Команда перевірила ряд інших матеріалів, в тому числі людське волосся, але не виявила таких скручувальних рухів в інших експериментах. Однак перше явище вже спробували застосувати (в теорії) до штучних м’язів.

«Це може бути дуже цікаво для спільноти робототехніки», говорить Бюлер, маючи на увазі новий спосіб керування певними типами давачів або контрольних пристроїв. «Можна маніпулювати рухами дуже точно, контролюючи вологість».

Павуковий шовк вже відомий своїм винятковим співвідношення міцності та ваги, своєю гнучкістю і пружністю. Кілька груп вчених по всьому світу працюють над тим, щоб відтворити ці властивості синтетичної версії волокон на основі білка.

Хоча призначення цієї скручувальної сили, з точки зору павука, невідоме, вчені вважають, що суперстискуваність у відповідь на вологу може бути способом переконатися, що сітка натягнута, коли на ній виступає ранкова роса, яка може пошкодити її і знизити сприйнятливість до вібрації, за рахунок якої павук відчуває свою здобич.

«Ми не знайшли ніякого біологічного сенсу» в цьому скручувальному русі, говорить Бюлер. Але завдяки комбінації лабораторних експериментів і молекулярного моделювання за допомогою комп’ютера вони змогли визначити, як працює механізм скручування. Виявляється, він заснований на згортанні певного виду будівельного білка, що називається пролін.

Дослідження цього основного механізму вимагало детального молекулярного моделювання. «Ми спробували знайти молекулярний механізм того, що наші колеги виявили в лабораторії. І ми дійсно знайшли потенційний механізм, заснований на проліні». Вони показали, що саме структура проліну призводить до скручування в моделюванні.

«Драглайн павутини — це білкове волокно. Воно складається з двох основних білків, MaSp1 і MaSp2». Пролін, необхідний для реакції скручування, знайшли в MaSp2, і коли молекули води взаємодіють з ним, вони руйнують його водневі зв’язки асиметрично, що викликає скручення. Обертання відбувається лише в одному напрямку і при відносній вологості до 70%.

«Білок має вбудовану симетрію обертання», говорить Бюлер. І завдяки його силі кручення, він робить можливим «цілий новий клас матеріалів». Можливо, його вдасться відтворити в синтетичному матеріалі і створити новий полімерний матеріал, який повторював би цю поведінку.

«Унікальна здатність шовку піддаватися суперстисканню і проявляти обертальну поведінку у відповідь на зовнішні тригери, такі як вологість, може бути використана для розробки чутливих матеріалів на основі шовку, які можна буде точно налаштувати на нанорівні. Потенційні сфери  застосування різноманітні: від м’яких роботів і давачів вологості до розумних тканин і генераторів екологічно чистої енергії».

Джерело

Author: LEU

Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: