arrow-leftarrow-rightchevron-downchevron-leftchevron-rightchevron-upfacebook-altfacebookinfoinstagrampinterestplay-circlequotesettingstiktokyoutube

A Tufts Egyetem kutatói egy olyan forradalmi újítást hoztak létre, melyet a Pókember hálóvető képességei inspiráltak. Az új technológia lehetővé teszi, hogy selyemalapú anyagok segítségével folyadékot lőjenek ki egy finom tűn keresztül, ami azonnal megszilárdul, és erős, ragadós szálat képez. Ez a szál meglepő pontossággal képes megtapadni a felületeken, sőt akár tárgyakat is képes megemelni.

A hálóvetés csodája

A Tufts Egyetem kutatói által kifejlesztett hálóvető technológia alapja a selyemmoly gubóiból származó tapadó rostok létrehozása. Ezeket a gubókat a Tufts Egyetem Selyemlaboratóriumában egy oldatban dolgozzák fel, amíg azok fel nem bomlanak fibroinra, amely a selyem alapvető fehérjéje.

Az oldatot finom tűkön keresztül extrudálva, a selyem fibroin oldata átalakul egy folyadékfolyammá. A megfelelő összetevők hozzáadásával a folyadék a levegővel érintkezve azonnal megszilárdul, és ragadós szálat képez.

A selyem természeti csodája

A természet mindig is nagy inspirációt jelentett a selyemszálak létrehozásához és felhasználásához. Számos élőlény, – a pókoktól kezdve a lepkéken át egészen a bogarakig -, élete során termel selymet valamilyen formában. A Tufts Egyetem Selyemlaboratóriuma e természetes csodából merített ihletet, ami számos figyelemreméltó fejlesztéshez vezetett.

A kutatók például erős, víz alatti ragasztókat, nyomtatható érzékelőket, ehető bevonatokat hoztak létre a termékek élettartamának növelésére, valamint környezetbarát mikrochip-gyártási módszereket fejlesztettek ki.

Véletlenszerű felfedezések és az előrelépés

Annak ellenére, hogy a selyemalapú anyagokkal elért haladás jelentős volt, a kutatóknak komoly kihívásokkal kellett szembenézniük a pókhálószerű szálak pontos vezérlésében, beleértve a merevség, rugalmasság és ragadósság szabályozását. Az áttörés egy véletlen esemény révén következett be.

„Éppen egy projekten dolgoztam, amely során nagyon erős ragasztókat készítettem selyem fibroinból, amikor észrevettem, hogy az üvegmosás során, aceton használatakor egy pókhálószerű anyag kezdett kialakulni az üveg alján” – mondta Marco Lo Presti, a Tufts Egyetem kutatási asszisztens professzora.

Ez a véletlen felfedezés segített a pókhálószerű szálak mérnöki kihívásainak leküzdésében.

A kémia varázslata

A kutatók rájöttek, hogy a selyem fibroin oldatok szilárd félgél állapotba kerülhetnek, ha néhány órán keresztül szerves oldószerekkel, például etanollal vagy acetonnal érintkeznek. A folyamatot a dopamin, egy ragasztóanyagok előállításában használt elem jelenléte tovább gyorsította.

A dopamin polimerei kémiailag hasonlóak ahhoz, ahogy a tengeri kagylók a felületekhez erősen tapadó rostokat hoznak létre. Amikor a dopamint a selyem fibroin oldathoz adták, a folyadékból szilárd szálat képező folyamat drámaian felgyorsult.

Az acetonnal bevont vékony folyadéksugarat a kutatók koaxiális tűn keresztül bocsátották ki, ahol a levegővel érintkezve az aceton elpárolgott, így létrehozva a szálat, amely bármilyen tárgyra rá tudott tapadni. A kutatók tovább növelték a szálak tapadósságát és szilárdságát azáltal, hogy az oldathoz kitin-alapú kitozánt, valamint bórát pufferoldatot adtak. Ennek eredményeképpen a szálak képesek voltak olyan tárgyakat is megemelni, melyek a saját súlyuknál több mint 80-szor nehezebbek voltak.

Szuperhősök ihlette anyag

„Ha megnézzük a természetet, észrevehetjük, hogy a pókok nem képesek kilőni a hálójukat. Általában kinyújtják a selymet a mirigyükből, fizikailag érintkezésbe lépnek egy felülettel, és így hozzák létre a hálót” – mondta Lo Presti.

„Mi most egy olyan módszert mutatunk be, amely lehetővé teszi, hogy egy eszközből kilőjünk egy szálat, amely képes tárgyakat felvenni és megtartani távolról. Ezt a munkát nem a természet ihlette anyagként kell bemutatni, hanem egy szuperhős ihlette technológiaként.”

Bár a természetes pókfonal még mindig erősebb, mint az ember által készített szálak, a folyamatos innovációk közelebb hozzák ezt a különbséget. A jövőben a technológia számos alkalmazási lehetőséget nyithat meg, az orvosi eszközöktől kezdve az ipari felhasználásokig.

„Mint tudósok és mérnökök, az elképzelések és a gyakorlat határán navigálunk. Itt történik a varázslat” – mondta Fiorenzo Omenetto professzor, a Selyemlaboratórium igazgatója. „Ebben az esetben arra törekedtünk, hogy visszafejtsük a selyem anyagunkat, hogy úgy viselkedjen, ahogy a természet eredetileg megtervezte, és ahogyan azt a képregényírók elképzelték.”

Ez a tanulmány az Advanced Functional Materials folyóiratban jelent meg.

Hozzászólás írása

Ajaj, nem vagy bejelentkezve! Te tudtad, hogy a fenti cikk elolvasásáért pontot kaptál volna a PlanetZ oldalán? Regisztrálj 1 perc alatt az alábbi linken, gyűjts pontot a cikkek elolvasásáért, kommentelésért és megosztásért. Legyél aktív tag és váltsd be a pontjaid értékes ajándékokra!