Поиск - новости науки и техники

Секрет прочности

Раскрыт секрет особой прочности натурального шелкового волокна – ключевую роль играет вода. Это было установлено в экспериментах по нейтронному рассеянию. С подробностями – Physicsworld.com.
Результаты исследования, которые опубликованы в последнем номере “Европейского физического журнала Е” (European Physical Journal E), говорят о том, что шелковичные черви прядут свои нити совершенно неожиданным образом. И это в некотором смысле можно отнести к разряду сведений “хозяйке на заметку”. Известно, что элегантный материал, коим является шелк, обладает и большой прочностью на разрыв, сопоставимой с прочностью иных сплавов. Это определяет привлекательность шелковых волокон не только в быту, но и в других сферах, например в медицине и в технике. Однако единого объяснения такой поразительной прочности природного материала до сих пор не существовало. Отчасти потому, что для его исследования необходимо было значительное количество продукта, вырабатываемого шелкопрядом, тогда как одно насекомое может произвести очень немного шелкового белка фиброина (это предшественник шелкового волокна, которое прядут черви). И если исследовать этот белок, то нужно особо искусным образом извлечь его из множества червей. Учитывая эти сложности, в прежних исследованиях природного шелка использовался своего рода “регенерированный” шелковый белок, который добывали разрушением коконов шелкопряда в растворах с высокими концентрациями солей и последующим смешением образцов. В исследовании, которое провела группа Седрика Дикко (Cedrick Dicko) из Оксфордского университета (University of Oxford), впервые изучалось производство чистого шелка, выделенного из шелкопряда в минимальном количестве.
В серии экспериментов по малоугловому нейтронному рассеянию, которые проводились во Франции, в Институте Лауэ-Ланжевена (Institute Laue-Langevin), объектом исследования ученых были большие биологические молекулы, из которых получаются шелковые волокна, но взятые в относительно небольшом количестве. Были получены данные о содержании фиброина внутри организма шелкопряда. Оказалось, что он присутствует в концентрации до 400 мг
на мл. Однако, несмотря на такую высокую концентрацию, он мало взаимодействует с другими молекулами, образуя компактную спиральную структуру с радиусом витков 90 нанометров. Но ситуация резко меняется, когда выделенный из червя шелк растворяют в воде. Белок раскручивается до радиуса спирали 130 нанометров и начинает самоорганизовываться в филаменты – волокна, в которых нити плотно прилегают друг к другу. По мнению исследователей, именно вода обусловливает ту прочность, что делает шелковые ткани и волокна такими ценными. Сухая чистка шелковых изделий может лишить их природной воды и ослабить волокно, считают физики, советуя стирать одежду из шелка вручную.

Нет комментариев