общ

Копринената паяк предлага да се използва като мускули на роботи

Паякова коприна, вече известна като една от най-големитетрайни материали с теглото си, има друг необичаен имот, който може да доведе до появата на нови видове изкуствени мускули или роботизирани дискове, установиха учените. Еластичните влакна, както се оказа, реагират много силно на промени във влажността. Над определено ниво на относителна влажност, те изведнъж се свиват и усукват, прилагайки достатъчно сила, за да се конкурират с други материали, които се изследват като задвижващи механизми - т.е. устройства, които се движат, за да извършват някаква дейност, като управление на вентила.

Резултатите от работата са представени в списание Science Advances в работата на MIT професор Маркус Бюлер.

Web - най-силният материал

Изследователи наскоро са открилиНевероятното свойство на паяковата коприна се нарича супер-свиваемост, когато фините влакна могат внезапно да се свият в отговор на промени във влагата. Новото заключение е, че нишките не само са компресирани, но и усукани едновременно, създавайки силна усукваща сила. „Това е ново явление“, казва Булер.

"Ние го открихме случайно", потвърди го.колеги. "Искахме да проучим влиянието на влагата върху драглайната на паяковата коприна." За целта те натопиха товара върху коприната, за да създадат някакво махало, и го поставиха в камера, където да контролират относителната влажност вътре. - Когато увеличихме влажността, махалото започна да се върти. Не очаквахме това. "

Екипът провери редица други материали, включителновключително човешка коса, но не са открили такива усукани движения в други експерименти. Първото явление обаче вече се е опитало да приложи (на теория) към изкуствените мускули.

"Това може да бъде много интересно за общносттаробот, ”казва Бюлер, позовавайки се на нов начин за контролиране на определени типове сензори или контролни устройства. "Можете да манипулирате движенията много точно, като контролирате влажността."

Паяковата коприна вече е известна със своите изключителнисъотношение между сила и тегло, неговата гъвкавост и еластичност. Няколко групи учени по света работят за възпроизвеждане на тези свойства в синтетична версия на протеинови влакна.

Въпреки че целта на тази усукваща сила, от точкатаОт гледна точка на паяка, не е известно, учените смятат, че свръхкомпресираността в отговор на влагата може да бъде начин да се гарантира, че мрежата се разтяга, когато на нея се появи сутрешната роса, която може да я повреди и да намали податливостта към вибрации, поради което паякът усеща плячката си.

"Ние не намерихме никакъв биологичен смисъл"Това въртящо движение, казва Бюлер. Но благодарение на комбинация от лабораторни експерименти и молекулярно моделиране с помощта на компютър, те успяха да определят как работи механизма на усукване. Оказва се, че той се основава на сгъването на определен вид протеини, наречени пролин.

Изследването на този основен механизъмизисква подробно молекулярно моделиране. „Опитахме се да намерим молекулярния механизъм на това, което нашите колеги откриха в лабораторията. Намерихме потенциален механизъм, основан на пролин. " Те показаха, че структурата на пролин води до усукване при моделирането.

- Драглайнът на мрежата е протеиново влакно. Състои се от два основни протеина: MaSp1 и MaSp2. " Пролин, необходим за реакцията на усукване, е намерен в MaSp2, а когато молекулите на водата взаимодействат с него, те асиметрично разрушават неговите водородни връзки, което води до усукване. Въртенето се извършва само в една посока и при относителна влажност 70%.

"Протеинът има вградена ротационна симетрия",- казва Бюлер. И благодарение на неговата якост на усукване, той прави възможен „цял нов клас материали“. Възможно е да се възпроизведе в синтетичен материал и да се създаде нов полимерен материал, който да повтаря това поведение.

- Уникалната способност на коприната да бъде изложенасвръхкомпресията и ротационното поведение в отговор на външни задействания, като влага, могат да се използват за разработване на чувствителни материали на основата на коприна, които могат да бъдат фино настроени на нано ниво. Потенциалните приложения варират от меки роботи и сензори за влажност до интелигентни тъкани и генератори на чиста енергия. "

Възможно е други природни материали да притежават това свойство, но те все още не са открити. И каква полза виждате? Кажете ни в нашия чат.