Струя жидкого шелка превращается в прочное волокно, которое прилипает к предметам и поднимает их.
Исследователи из Университета Тафтса создали технологию метания паутины, в которой жидкий материал стремительно вылетает из иглы, немедленно затвердевает в виде нити, прилипает к предметам и поднимает их. Идея технологии заимствована из комиксов и фильмов про человека-паука.
Эксперимент с искусственным шелком. Видео: Marco Lo Presti et al., Advanced Functional Materials
Липкие волокна получают из коконов шелкопряда, которые кипятят в растворе и расщепляют на строительные блоки — фиброины. Раствором этих белков можно брызгать через узкие иглы. При этом при наличии правильных добавок он затвердевает в волокно при контакте с воздухом.
Открытие нужных добавок было случайным. «Я работал над созданием чрезвычайно прочных клеев с использованием фиброина шелка, и когда чистил стеклянную посуду ацетоном, заметил, что на дне стекла образуется материал, похожий на паутину», — рассказывает Марко Ло Прести, соавтор исследования.
Эксперимент с искусственным шелком. Видео: Marco Lo Presti et al., Advanced Functional Materials
Растворы фиброина шелка медленно образуют полутвердый гидрогель в течение нескольких часов при воздействии органических растворителей, таких как этанол или ацетон. Наблюдение Ло Прести и дальнейшие эксперименты показали, что присутствие дофамина, который используется при изготовлении клея, приводит к практически мгновенному затвердеванию шелка.
Ученые добавили дофамин в раствор фиброина шелка. При прохождении через иглу тонкая струя раствора окружается слоем ацетона, который запускает затвердевание. Ацетон испаряется в воздухе, оставляя волокно прикрепленным к любому объекту, с которым оно соприкасалось. Исследователи усилили раствор хитозаном, который придал волокнам до 200 раз большую прочность на разрыв, и боратным буфером, который увеличил адгезию примерно в 18 раз.
Эксперимент с искусственным шелком. Видео: Marco Lo Presti et al., Advanced Functional Materials
В экспериментах исследователи показали, что диаметр волокон может варьироваться от толщины человеческого волоса до 0,5 мм. При этом волокна могут поднимать предметы, вес которых в 80 раз превышает их собственный вес. Исследователи продемонстрировали это, подняв кокон, стальной болт, лабораторную пробирку, плавающую на воде, скальпель, частично зарытый в песок, и деревянный брусок с расстояния около 12 см.
