Γενικά

Το μεταξωτό μετάξι πρότεινε να χρησιμοποιηθεί ως μυς ρομπότ

Spider μετάξι, γνωστό ήδη ως ένα από τα πιοανθεκτικά υλικά με το βάρος του, έχει μια άλλη ασυνήθιστη ιδιότητα, η οποία μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση νέων τύπων τεχνητών μυών ή ρομποτικών κινήσεων, σύμφωνα με επιστήμονες. Οι ελαστικές ίνες, όπως αποδείχθηκε, αντιδρούν πολύ έντονα στις αλλαγές της υγρασίας. Πάνω από ένα συγκεκριμένο επίπεδο σχετικής υγρασίας, συρρικνώνονται ξαφνικά και στρίβουν, εφαρμόζοντας αρκετή δύναμη για να ανταγωνίζονται με άλλα υλικά που ερευνούνται ως ενεργοποιητές - δηλαδή συσκευές που κινούνται για να εκτελέσουν κάποιο είδος δραστηριότητας, όπως τον έλεγχο των βαλβίδων.

Τα αποτελέσματα των εργασιών παρουσιάστηκαν στο περιοδικό Science Advances στο έργο του καθηγητή MIT Marcus Bühler.

Web - το ισχυρότερο υλικό

Οι ερευνητές ανακάλυψαν πρόσφαταΗ εκπληκτική ιδιότητα του μεταξιού του μεταξιού, που ονομάζεται υπερ-συμπιεστότητα, όταν οι λεπτές ίνες μπορούν να συρρικνωθούν ξαφνικά σε απόκριση των αλλαγών στην υγρασία. Το νέο συμπέρασμα είναι ότι τα νήματα δεν είναι μόνο συμπιεσμένα, αλλά συγχρονισμένα, δημιουργώντας μια ισχυρή δύναμη συστροφής. "Αυτό είναι ένα νέο φαινόμενο," λέει ο Buhler.

«Το ανακαλύψαμε τυχαία», το επιβεβαιώνουν.συναδέλφους "Θέλαμε να μελετήσουμε την επίδραση της υγρασίας στο dragline της αράχνης". Για να γίνει αυτό, ανέστειλαν το φορτίο στο μετάξι για να δημιουργήσουν ένα είδος εκκρεμούς και το έβαλαν σε ένα θάλαμο όπου θα μπορούσαν να ελέγχουν τη σχετική υγρασία μέσα. "Όταν αυξήσαμε την υγρασία, το εκκρεμές άρχισε να περιστρέφεται. Δεν περίμενα αυτό. "

Η ομάδα εξέτασε διάφορα άλλα υλικά, μεταξύ άλλωνσυμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων μαλλιών, αλλά δεν ανίχνευσαν τέτοιες κινήσεις συστροφής σε άλλα πειράματα. Ωστόσο, το πρώτο φαινόμενο έχει ήδη προσπαθήσει να εφαρμόσει (θεωρητικά) τους τεχνητούς μύες.

"Μπορεί να είναι πολύ ενδιαφέρον για την κοινότηταρομποτική ", λέει ο Bühler, αναφερόμενος σε έναν νέο τρόπο ελέγχου ορισμένων τύπων αισθητήρων ή συσκευών ελέγχου. "Μπορείτε να χειριστείτε τις κινήσεις με ακρίβεια ελέγχοντας την υγρασία".

Το μεταξωτό μετάξι είναι ήδη γνωστό για την εξαιρετική τουαναλογία αντοχής και βάρους, ευκαμψία και ελαστικότητα. Πολλές ομάδες επιστημόνων σε όλο τον κόσμο εργάζονται για την αναπαραγωγή αυτών των ιδιοτήτων σε μια συνθετική εκδοχή ινών με βάση τις πρωτεΐνες.

Αν και ο σκοπός αυτής της στρεπτικής δύναμης, από το σημείοΗ άποψη της Spider, δεν είναι γνωστό, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η υπερ-συμπιεστότητα ως απάντηση στην υγρασία μπορεί να είναι ένας τρόπος για να βεβαιωθείτε ότι το δίκτυο είναι τεντωμένο όταν εμφανίζεται το πρωί δροσιά πάνω του, το οποίο μπορεί να το καταστρέψει και να μειώσει την ευαισθησία στις δόσεις, λόγω της οποίας η αράχνη αισθάνεται το θήραμά του.

"Δεν βρήκαμε κανένα βιολογικό νόημα" μέσααυτή η συστροφή, λέει ο Bühler. Αλλά χάρη σε ένα συνδυασμό εργαστηριακών πειραμάτων και μοριακής μοντελοποίησης χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή, ήταν σε θέση να καθορίσουν πώς λειτουργεί ο μηχανισμός συστροφής. Αποδεικνύεται ότι βασίζεται στην αναδίπλωση ενός συγκεκριμένου τύπου πρωτεΐνης που ονομάζεται προλίνη.

Η μελέτη αυτού του βασικού μηχανισμούαπαιτείται λεπτομερής μοριακή μοντελοποίηση. «Προσπαθήσαμε να βρούμε τον μοριακό μηχανισμό που ανακάλυψαν οι συνεργάτες μας στο εργαστήριο. Και βρήκαμε έναν πιθανό μηχανισμό βασισμένο στην προλίνη. " Έδειξαν ότι είναι η δομή της προλίνης που οδηγεί σε συστροφή στη μοντελοποίηση.

"Η γραμμή σύρματος του ιστού είναι πρωτεΐνη. Αποτελείται από δύο σημαντικές πρωτεΐνες, MaSp1 και MaSp2. " Η προλίνη, απαραίτητη για την αντίδραση συστροφής, βρέθηκε στο MaSp2, και όταν τα μόρια του νερού αλληλεπιδρούν με αυτό, καταστρέφουν τους δεσμούς υδρογόνου ασύμμετρα, προκαλώντας στρέψη. Η περιστροφή γίνεται μόνο σε μία κατεύθυνση και σε σχετική υγρασία 70%.

"Η πρωτεΐνη έχει ενσωματωμένη συμμετρία περιστροφής",λέει ο Buhler. Και χάρη στη στρεπτική δύναμή του, καθιστά δυνατή μια "εντελώς νέα κατηγορία υλικών". Μπορεί να είναι δυνατή η αναπαραγωγή του σε συνθετικό υλικό και να δημιουργηθεί ένα νέο πολυμερές υλικό που θα επαναλάμβανε αυτή τη συμπεριφορά.

"Η μοναδική ικανότητα του μεταξιού να εκτεθείη υπερσυμπίεση και η περιστροφική συμπεριφορά σε απόκριση εξωτερικών σκανδάλων, όπως η υγρασία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ευαίσθητων υλικών με βάση το μετάξι που μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια στο νανο επίπεδο. Οι πιθανές εφαρμογές κυμαίνονται από μαλακά ρομπότ και αισθητήρες υγρασίας έως έξυπνα υφάσματα και γεννήτριες καθαρής ενέργειας. "

Ίσως άλλα φυσικά υλικά να έχουν αυτή την ιδιότητα, αλλά δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί. Και τι χρήση βλέπετε; Πείτε μας στην συνομιλία μας.