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ロボットの筋肉としての使用が提案されているクモの絹

スパイダーシルク、すでに最も有名なものの1つその重量を持つ耐久性のある材料は、新しいタイプの人工筋肉やロボットドライブの出現につながる可能性があるという、もう一つの変わった性質を持っています、と科学者たちは発見しました。弾性繊維は、結局のところ、湿度の変化に非常に強く反応します。ある程度の相対湿度を超えると、急激に収縮してねじれ、アクチュエータとして調査されている他の材料、つまりバルブ制御などの動作を実行するために動くデバイスと競合するのに十分な力を加えます。

この研究の結果は、MITのMarcusBühler教授の著書に掲載されているScience Sciences誌に掲載されました。

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研究者は最近発見しましたスパイダーシルクの驚くべき特性は、極細繊維が水分の変化に反応して突然収縮する可能性がある、超圧縮性と呼ばれています。新しい結論は、糸が圧縮されるだけでなく、同時にねじられて、強いねじり力を生み出すということです。 「これは新しい現象です」とビューラー氏は言います。

「私たちは偶然それを発見しました」と確認します。同僚「クモの糸の引きずりに及ぼす湿気の影響を調べたかったのです。」これを行うために、彼らは一種の振り子を作り出すために絹の上に積荷を吊り下げ、そして彼らが内部の相対湿度を制御することができる室内にそれを置いた。 「湿度を上げると、振り子が回転し始めました。私たちはこれを期待していませんでした。」

チームは他の多くの資料をチェックした人間の髪の毛を含みますが、他の実験ではそのようなねじれの動きは見つかりませんでした。しかしながら、最初の現象は(理論的には)人工筋肉に適用することを既に試みられている。

「コミュニティにとって非常に興味深いものになる可能性がありますBühlerは、ある種のセンサーや制御装置を制御するための新しい方法について言及しています。 「湿度を制御することで、動きを非常に正確に操作できます。」

クモの絹はその例外的なことですでに知られています強度と重量の比率、その柔軟性と弾力性。世界中の科学者のいくつかのグループが、タンパク質をベースとした繊維の合成バージョンでこれらの特性を再現することに取り組んでいます。

このねじり力の目的は、ポイントからクモの視点は知られていないが、科学者は、湿気に反応した超圧縮性が、朝露が発生したときに確実にネットワークを伸ばす方法であり、クモが獲物を感じるために損傷を与え振動の影響を受けにくいと考えています。

「生物学的意味は見当たらないこのねじれ運動はビューラー氏は述べています。しかし、実験室での実験とコンピューターを使った分子モデリングの組み合わせのおかげで、彼らはねじれメカニズムがどのように機能するかを決定することができました。それはプロリンと呼ばれる特定のタイプの建築タンパク質の折りたたみに基づいていることがわかります。

この基本メカニズムの研究詳細な分子モデリングが必要「私たちは、同僚が研究室で発見したものの分子メカニズムを見つけようとしました。そして我々はプロリンに基づく潜在的なメカニズムを見つけました。」彼らは、それがモデル化においてねじれをもたらすのはプロリンの構造であることを示した。

「ウェブのドラグラインはタンパク質繊維です。 それは2つの主要なタンパク質、MaSp1とMaSp2から成ります。」スピン反応に必要なプロリンはMaSp2にあり、水分子がそれと相互作用すると、それらは非対称に水素結合を破壊し、それがねじれを引き起こします。回転は一方向にのみ発生し、相対湿度は70%です。

「タンパク質は回転対称性を持っています」ビューラーは言います。そしてそのねじり強度のおかげで、それは「まったく新しい種類の材料」を可能にします。それを合成材料で再現し、この挙動を繰り返す新しいポリマー材料を作り出すことは可能かもしれません。

「絹の独特の露出力湿気などの外部トリガーに応答した超圧縮および回転挙動を使用して、ナノレベルで微調整できる繊細な絹ベースの材料を開発することができます。可能性のある用途は、ソフトロボットや湿度センサーからスマートファブリックやクリーンエネルギージェネレータにまで及びます。

他の天然素材がこの性質を持っているかもしれませんが、それらはまだ発見されていません。そして、あなたはどんな用途を見ますか?私たちのチャットで教えてください。

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