FASCINANT! Misterul firului de păianjen, mai rezistent decât oricare din materialele sintetice

Cativa oameni de stiinta francezi (de la Laboratorul de fizica a laserelor din cadrul Universitatii Rennes) au incercat sa inteleaga de ce paianjenul suspendat la capatul unui fir de matase ramane intr-o perfecta stare de stabilitate in loc sa se rasuceasca, asa cum se intampla, de pilda in cazul unui alpinist, prins de capatul unei franghii care se rasuceste in jurul sau.

Cercetatorii au facut o serie de experiente (publicate in revista Nature) pentru a reproduce proprietatile firului de paianjen. Cu ajutorul unui pendul de torsiune pe care s-au fixat pe rand cate un fir de cupru, Kevlar si Nitinol, la capatul carora au atarnat o greutate echivalenta celei a paianjenului, specialistii au comparat raspunsurile dinamice ale firelor, la o rotatie de 90°.

Au constatat ca filamentul de Kevlar se comporta intr-o maniera elastica, cu oscilatii atenuate pe toata lungimea sa; cel de cupru prezinta usoare oscilatii dar revine cu greu la forma initiala, devenind fragil; cel din Nitinol, un aliaj nikel-titan, prezinta proprietati similare dar e nevoie sa fie incalzit la 90° pentru a-si regasi forma. Doar firul de paianjen are un inalt coeficient de absorbtie a oscilatiilor, fiind independent de rezistenta aerului, pastrandu-si proprietatile de torsiune si revenind exact in pozitia initiala.

Fir constituit dintr-o materie dotata cu „automemorie de forma” (compusa din proteine, acizi aminati), materie care nu are nevoie de nici un ajutor extern pentru a reveni la configuratia initiala (caldura sau presiune). Specialistii au mai constatat faptul ca firul de paianjen de 2 microni suporta, in medie, o greutate de un gram. La o scara superioara, un fir de 1-2 milimetri poate suporta o greutate de 65 kg. Proprietati care le surclaseaza pe cele ale celor mai elaborate fibre sintetice, prin ductilitate si rezistenta.

Asadar, paianjenii nu se rotesc niciodata la capatul firului, cand e intins, si asta datorita proprietatilor surprinzatoare ale structurii moleculare a firului de matase, care il face sa-si recapete rapid forma initiala fara a imprima greutatii (paianjenului) amplitudinea miscarii unui balansier. O problema vitala pentru paianjen, care ii permite sa ramana stabil intr-un punct fix aflat la capatul firului vertical, in ciuda perturbatiilor ambiante. (Miscarea ii poate fi fatala intrucat atrage pradatorii sau poate avertiza prazile).

Ştiaţi că

… asemănările dintre proprietăţile mătăsii de păianjen şi oţel i-au determinat pe oamenii de ştiinţă să afle ce performanţe ar putea avea o combinaţie dintre cele două materiale şi au adăugat mătăsii mici cantităţi de metal?
Rezultatul a fost remarcabil, combinaţia astfel obţinută dovedindu-se de trei ori mai rezistentă decât mătasea de păianjen. Tehnica ar putea fi folosită pentru fabricarea unor ţesături extrem de rezistente, precum şi a unor materiale de uz medical, inclusiv oase şi tendoane artificiale sau o aţă chirurgicală super-rezistentă.

Inventatorii, cercetători de la Institutul Max Plank pentru Fizică Microstructurală din Halle, Germania, au realizat experimente cu diferite metale, adăugând mătăsii de păianjen zinc, titaniu, aluminiu, etc. Astfel mătasea devine mai rezistentă la rupere şi la deformare.

Îmbinarea celor două materiale s-a făcut cu ajutorul unei tehnologii denumite depunere de straturi de atomi, prin care atomii de metal nu numai că acoperă fibra de mătase, dar pătrund şi in interiorul acesteia, unele reacţionează cu proteinele din structura ei.

Cercetătorii intenţionează să încerce şi alte combinaţii, adăugând mătăsii de păianjen polimeri artificiali, de exemplu Teflon. (sursa http://www.descopera.ro) Dar, Natura este sursa inspiraţiei, iar tehnologia este motorul creaţiei!

Oamenii au avut nevoie de fibre puternice, cu rezistenţă mare la tracţiune pentru o masă redusă a fibrei, rezistenţă chimică înaltă, cu tenacitate înaltă, cu rezistenţa înaltă la tăiere, cu alungire scăzută la rupere, cu conductibilitate electrică mică, cu contracţie termică scăzută, cu stabilitate dimensională excelentă, cu rezistenţă la flăcări, etc. Atunci au inventat Kevlar-ul! Are toate aceste caracteristici…

surse: revistamagazin.rosites.google.com

loading...

De asemenea, ai putea dori...

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *