ساخت قوی‌ترین ماده طبیعی-مصنوعی از ترکیب تار عنکبوت

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از NewScientist، نیکولا پونگو، محققی از دانشگاه ترنتو ایتالیا، در اندیشه ساخت بادوام‌ترین ماده قابل انعطاف جهان بود که با ایده‌ای تازه موفق به انجام آن شد.

فکر بنیادین این آزمایش به این شکل بود که اگر بتوان یکی از مقاوم‌ترین ماده‌های طبیعت، یعنی نوع خاصی از تار عنکبوت را با مقاوم‌ترین و محکم‌ترین مواد ساخت دست بشر، مانند نانوتیوب‌های کربن یا گرافن (صفحه‌ای از جنس کربن که تنها یک اتم ضخامت و پهنایی معدال 200 تا 300 نانومتر دارد) ترکیب کرد، حاصل چه ماده‌ای خواهد بود.

پونگو و همکارانش عنکبوت‌هایی از خانواده «فولسیدایی» انتخاب کردند و برای اطمینان از بهترین نتیجه، به 10 تای آنها مخلوطی از آب و نانوتیوب‌های کربنی و به 5تای دیگر مخلوطی از آب و گرافن اسپری کردند. نتیجه شگفتی‌آور بود. برخی از عنکبوت‌ها تارهایی با مقاومت کمتر تنیدند اما بقیه تارهایی بسیار مقاوم‌تر از معمول بافتند که تا 5/3 برابر محکم‌تر از تار عنکبوت گرد رودخانه‌ای بود.

عنکبوت گرد نوعی از عنکبوت است که سخت‌ترین تار را در طبیعت می‌تند. تنها ماده طبیعی که خواص مقاومتی و انعطاف بهتری نسبت به تار عنکبوت گرد دارد، دندان نوعی حلزون است که «مولوسکس» نام دارد و دندان‌هایش انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به این تار دارد اما شکننده‌تر از تار عنکبوت گرد است.

هنوز علت دقیق چنین تغییری در مقاومت تار عنکبوت پس از اسپری مخلوط آب و مواد مصنوعی مشخص نشده است اما یک نظریه این است که احتمالا کربن غدد تاری عنکبوت را می‌پوشاند و موجب چنین اثری می‌شود.

اما پونگو معتقد است که چنین دلیلی برای افزایش استحکامی در این حد که مشاهده شده کافی نیست و احتمال می‌دهد که عنکبوت‌ها در هنگام تنیدن تار به دور طعمه خود و در زمان چرخش، مواد را از محیط جمع می‌کنند و به تار خود می‌فزایند تا محکم‌تر شود و این کار توضیحی برای این موضوع نیز است که 4 عنکبوت بلافاصله بعد از اسپری آب مخلوط با کربن، مردند.

علت اصلی هرچه که باشد تیم تحقیقاتی قصد دارد این روش را بسط دهد تا به ساخت محکم‌ترین مواد برای رشته‌های صنعتی دست پیدا کند. پروژه بعدی این تیم دستکاری در کرم‌های ابریشم برای تنیدن پیله‌ای مقاوم، محکم و انعطاف‌پذیر است.

رشته بیونیک شاخه‌های مختلفی دارد که هر یک به دنبال حل مشکلی خاص از انسان هستند. طیف وسیعی از نیازهای بشر از لوازم کمک حرکتی گرفته تا مواد ترکیبی برای اهداف خاص مانند سفر به فضا و هوانوردی، در این شاخه از دانش مورد بررسی و کاوش قرار می‌گیرند.

مترجم: محمدرضا احمدی‌نیا