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La soie d'araignée a suggéré d'utiliser comme muscles des robots

La soie d'araignée, déjà connue comme l'une des plusmatériaux durables avec son poids, a une autre propriété inhabituelle, ce qui peut conduire à l'émergence de nouveaux types de muscles artificiels ou de commandes robotiques, ont découvert des scientifiques. Il s’est avéré que les fibres élastiques réagissent très fortement aux changements d’humidité. Au-dessus d'un certain niveau d'humidité relative, ils se contractent et se tordent soudainement, en appliquant suffisamment de force pour rivaliser avec d'autres matériaux étudiés en tant qu'actionneurs, c'est-à-dire des dispositifs qui se déplacent pour exercer une activité quelconque, telle que le contrôle de vanne.

Les résultats des travaux ont été présentés dans la revue Science Advances aux travaux du professeur MIT Marcus Bühler.

Le Web est le matériau le plus résistant

Les chercheurs ont récemment découvertL'incroyable propriété de la soie d'araignée, appelée super compressibilité, lorsque de fines fibres peuvent soudainement se contracter sous l'effet de l'humidité. La nouvelle conclusion est que les fils ne sont pas seulement compressés, mais tordus simultanément, créant une force de torsion forte. "C'est un nouveau phénomène", déclare Buhler.

«Nous l'avons découvert par hasard», confirme-t-il.des collègues "Nous voulions étudier l'effet de l'humidité sur la drisse de soie d'araignée." Pour ce faire, ils ont suspendu la charge sur de la soie pour créer une sorte de pendule et l’ont placée dans une chambre où ils pouvaient contrôler l’humidité relative à l’intérieur. «Lorsque nous avons augmenté l'humidité, le pendule a commencé à tourner. Nous ne nous attendions pas à cela.

L’équipe a vérifié un certain nombre d’autres matériaux, notammenty compris les cheveux humains, mais n'a pas trouvé de tels mouvements de torsion dans d'autres expériences. Cependant, le premier phénomène a déjà été tenté (en théorie) de s’appliquer aux muscles artificiels.

"Cela peut être très intéressant pour la communautéla robotique », déclare Bühler, évoquant une nouvelle façon de contrôler certains types de capteurs ou de dispositifs de contrôle. "Vous pouvez manipuler les mouvements très précisément en contrôlant l'humidité."

La soie d'araignée est déjà connue pour son exceptionnellerapport de force et de poids, sa flexibilité et son élasticité. Plusieurs groupes de scientifiques du monde entier s’efforcent de reproduire ces propriétés dans une version synthétique de fibres à base de protéines.

Bien que le but de cette force de torsion, à partir du pointSelon les scientifiques, la super-compressibilité en réponse à l'humidité peut être un moyen de s'assurer que le réseau est étiré lorsque la rosée du matin apparaît, ce qui peut l'endommager et réduire sa sensibilité aux vibrations, raison pour laquelle l'araignée sent sa proie.

"Nous n'avons trouvé aucune signification biologique" dansce mouvement de torsion, dit Bühler. Mais grâce à une combinaison d’expériences de laboratoire et de modélisation moléculaire utilisant un ordinateur, ils ont pu déterminer le fonctionnement du mécanisme de torsion. Il s’avère qu’elle est basée sur le repliement d’un certain type de protéine de construction appelée proline.

L'étude de ce mécanisme de basemodélisation moléculaire détaillée requise. «Nous avons essayé de trouver le mécanisme moléculaire de ce que nos collègues ont découvert en laboratoire. Et nous avons trouvé un mécanisme potentiel basé sur la proline. " Ils ont montré que c'est la structure de la proline qui conduit à la torsion dans la modélisation.

«La dragline du Web est une fibre protéique. Il se compose de deux protéines majeures, MaSp1 et MaSp2. " La proline requise pour la réaction de spin a été trouvée dans MaSp2 et, lorsque les molécules d'eau interagissent avec elle, elles détruisent ses liaisons hydrogène asymétriquement, ce qui provoque une torsion. La rotation ne se produit que dans un sens et avec une humidité relative de 70%.

"La protéine a une symétrie de rotation intégrée",dit Buhler. Et grâce à sa résistance à la torsion, il rend possible une «toute nouvelle classe de matériaux». Il peut être possible de le reproduire dans un matériau synthétique et de créer un nouveau matériau polymère qui répète ce comportement.

"La capacité unique de la soie d'être exposéeLa supercompression et le comportement de rotation en réponse à des déclencheurs externes, tels que l'humidité, peuvent être utilisés pour développer des matériaux sensibles à base de soie pouvant être ajustés au niveau nanométrique. Les applications potentielles vont des robots souples et des capteurs d'humidité aux tissus intelligents et aux générateurs d'énergie propre. ”

Il se peut que d’autres matériaux naturels aient cette propriété, mais ils n’ont pas encore été découverts. Et quel usage voyez-vous? Dites-nous dans notre chat.