Pavoučí hedvábí se navrhuje použít jako svalových roboty

Pavoučí hedvábí je již známý jako jeden z nejvíce odolných materiálů s její váhou, má další neobvyklou vlastnost, což může vést ke vzniku nových typů umělých svalů nebo robotických pohonů, zjistili vědci. Bylo zjištěno, že elastické vlákno velmi silně reagují na změny vlhkosti. Při určité úrovně relativní vlhkosti vzduchu, se náhle stlačen a zkroucené použitím dostatečnou sílu, aby soutěžit s jinými materiály, které jsou zkoumaných jako akční člen - tedy zařízení, které se pohybují po určitou aktivitu, jako je například řízení ventilů.

Pavoučí hedvábí se navrhuje použít jako svalových roboty

Výsledky byly prezentovány v časopise Science pokroky v MIT profesora Marcus Buhler.

Web - odolný materiál

Vědci nedávno zjistili překvapující vlastnost pavoučího hedvábí s názvem superszhimaemost kdy lze tenká vlákna najednou zmenšovat v reakci na změny vlhkosti. Nová zjištění je, že vlákna jsou nejen komprimovány, ale i zkroucené zároveň vytváří silnou kroucením. „Jedná se o nový jev,“ říká Buhler.

„Zjistili jsme to náhodou,“ potvrzuje jeho kolega. „Chtěli jsme studovat vliv vlhkosti na pásový jeřáb pavoučího hedvábí.“ K tomu, že visel náklad na hedvábí k vytvoření jakési kyvadlo, a dal ho do cely, kde by mohli kontrolovat relativní vlhkost uvnitř. „Když jsme se zvýšila vlhkost, kyvadlo začalo otáčet. To, že jsme nečekali. "

Pavoučí hedvábí se navrhuje použít jako svalových roboty

tým testoval řadu jiných materiálů, včetně lidských vlasů, ale nebyl nalezen takové torzní pohyby v dalších experimentech. Nicméně, první jev již pokusili využít (teoreticky) na umělé svaly. „To může být velmi zajímavé pro robotiku komunitu,“ říká Buhler, s odkazem na nový způsob, jak spravovat určité typy čidel nebo ovládací zařízení. „Je možné manipulovat pohyby velmi přesné regulaci vlhkosti.“

Pavouk hedvábí je již známý pro své výjimečné poměr pevnosti a hmotnosti, jeho pružnosti a elasticitě až. Několik skupin vědců po celém světě pracují replikovat tyto vlastnosti v syntetickou verzí vláken bázi proteinu.

Pavoučí hedvábí se navrhuje použít jako svalových roboty

I když je účelem této torzní síly, z hlediska pavouka je neznámý, vědci jsou přesvědčeni, že superszhimaemost v reakci na vlhkost, může být způsob, jak zajistit, že pevný síti, když se provádí ranní rosa, který ji může dojít k poškození a snižuje náchylnost k vibracím v jejímž důsledku pavouk cítí svou kořist.

„Jsme nenalezli žádný biologický smysl“ v tomto točivým pohybem, říká Buhler. Ale díky kombinaci laboratorních experimentů a molekulárního modelování pomocí počítače, oni byli schopni určit, jak kroucení mechanismus. Ukazuje se, že je založen na určitý typ konstrukce je minimalizována protein nazývaný prolin.

Studium tohoto základního mechanismu nutná detailní molekulární modelování. „Snažili jsme se najít molekulární mechanismus, který naši kolegové našli v laboratoři. A my najít potenciální mechanismus založený na prolin“. Ty ukázaly, že je prolin struktura vede ke zvlnění v simulaci. „Dragline web - je protein vlákno. Skládá se ze dvou hlavních proteinů, MaSp1 a MaSp2“. Prolin je zapotřebí k provedení reakce kroucení nalezené v MaSp2, a když se molekuly vody s nimi, zničí jeho vodíkové vazby jsou asymetrické, což způsobuje zkroucení. Rotace se vyskytuje pouze v jednom směru a při relativní vlhkosti 70%.

„Protein má zabudovaný v rotační symetrii,“ říká Buhler. A díky jeho síle kroucení, že umožňuje, aby „celé nové třídy materiálů.“ Snad to dopadne hrát v syntetického materiálu a vytvořit nový polymerový materiál, který by se opakovat toto chování.

„Jedinečnou schopnost podstoupit supercompression hedvábí a vykazují rotační chování v reakci na vnější spouštěče, jako je vlhkost, může být použit k vývoji citlivé materiály na bázi hedvábí, které lze přesně nastavit tak, aby v řádu nanometrů. Potenciální aplikace se pohybovala od měkkých roboty a senzory vlhkosti do inteligentních látek a čistých energetických generátorů. "

Možná ano, jaké další přírodní materiály mají tuto vlastnost, ale ještě neobjevili. A k čemu to vidíte? Povězte nám to v našem chatu.