Один из самых страшных и ядовитых паукообразных во всём мире, американский коричневый паук-отшельник, уже давно известен своим смертельно опасным ядом, а также необычным паутинным шёлком. В новом исследовании сделана попытка объяснить, каким образом паук делает свои нити необычайно прочными.

Учёные предполагают, что «паучья» технология в сочетании с синтетическими материалами может послужить основой для научных разработок, улучшающих амортизацию при ударе во время полётов в космос.

Исследование, опубликованное в журнале «Material Horizons», было проведено учёными кафедры зоологии Оксфордского университета совместно с командой кафедры прикладных наук колледжа Вильгельма и Марии. Их наблюдение за процессом прядения паутины коричневым пауком-отшельником демонстрирует, каким образом арахнид может сделать свой паутинный шёлк таким крепким.

Ученые обнаружили, что нити паука-отшельника тонкие и плоские, в отличие от других видов арахнид, чья нить обычно бывает круглой. В этом структурном аспекте кроется ключ к регулированию силы потока, гибкости, необходимой для предотвращения преждевременных поломок, и прочности узлов, созданных во время прядения. Таким образом, каждая нить приобретает дополнительную прочность.

Профессор Ханс Скинепп из колледжа Вильгельма и Марии объясняет: «Теория узлов, добавляющих прочность хорошо зарекомендовала себя. Однако всегда кажется, что добавление этих узлов на синтетических нитях приводит к преждевременному выходу из строя волокна. Наблюдение за пауком-отшельником предоставило нам передовую технологию; в отличие от других видов паукообразных, его паутина не круглая, а тонкая, представляющая из себя плоскую нано-ленту. Форма этой ленты улучшает гибкость, которая необходима для предотвращения преждевременного выхода ее из строя, таким образом, все эти микроузелки и обеспечивают дополнительную прочность нити».

Используя компьютерное моделирование, чтобы применить данную технику на синтетических волокнах, команда учёных смогла проверить и доказать, что добавление хотя бы одного узла значительно повышает прочность материала.

Аспирант колледжа Вильгельма и Марии Шон Кобли комментирует: «Нам удалось доказать, что добавление хотя бы одного узла значительно повышает прочность простой синтетической клейкой ленты. Наши наблюдения являются открытием в новой технологии обработки волокна, вдохновлённым коричневым пауком-отшельником».

Рассуждая о том, каким образом можно было бы применить более широко технику Отшельника в будущем, профессор кафедры зоологии Оксфордского университета Фриц Вольрас отмечает: «Компьютерное моделирование показывает, что волокна с большим количеством узлов были бы гораздо, гораздо жёстче, чем те же волокна без узлов. Это сразу же открывает новые возможности в их применении. Например, на углеродных нитях могут быть сделаны узлы для меньшей хрупкости, что позволяет применять их в новых абсорбирующих структурах. В качестве одного из примеров можно привести паутинообразные сети из углеродных элементарных нитей, плавающие в космическом пространстве с целью захватить дрейфующий космический мусор, который ставит под угрозу как жизнь астронавтов, так и целостность спутника».

Перевод и адаптация: Екатерина Тёрина