Можно ли плести новую электронику из паутины покрытой нанотрубками?

http://txchnologist.com/post/60864494258/nanotube-coated-spider-silk-might-spawn-new-electronics
  • Перевод

Паутина — прочнейший из известных материалов, производимый живыми организмами, и даже кевлар уступает ей более чем в 10 раз. Теперь учёные усилили её углеродными нанотрубками, делая её крепче обычной паутины, и повышая её электрическую проводимость, что может привести к созданию новой паутино-электроники.
Естественная прочность нити делает её потенциально ценной для коммерческого применения во многих областях. Исследователи уже изучают её медицинский потенциал, например, при создании искусственной кожи или сухожилий.
Кроме того, паутина может сильно сокращаться, полагаем это свойство может пригодиться при производстве искусственных мышц для роботов или протезов. К примеру, паутина толщиной всего в 1 мм может поднять груз весом в 5 кг, что в 50 раз больше того, что могут поднять наши мышцы той же толщины.
Прим. переводчика: видимо имеется ввиду суперконтракция:
Когда паутина намокает, она сильно сокращается (это явление получило название суперконтракции). Это происходит потому, что молекулы воды проникают в волокно и делают неупорядоченные гидрофильные участки более подвижными. Если паутина растянулась и провисла от попадания насекомых, то во влажный или дождливый день она сокращается и при этом восстанавливает свою форму.


Большая прочность и гибкость делает её привлекательным материалом для использования в электронике, но такое применение зависит от того насколько совместимой с электропроводящими материалами сделают её учёные. Вот почему они объединили паутину с углеродными нанотрубками, чья электропроводность привлекала исследователей десятилетиями.

image

Углеродные нанотрубки представляют собой полые трубки углерода диаметр которых измеряется в нанометрах. И хотя по ширине они сравнимы с нитью ДНК, но они в 100 раз прочнее и в 6 раз легче стали, а их электро- и теплопроводность конкурирует с металлами.
Хотя паутина сама по себе жётская, она становится мягкой если её смочить. Исследователи смешали, собранную у золотого паука щелкопряда (Nephila clavipes), паутину с сухим порошком из углеродных нанотрубок, смочили эту смесь несколькими каплями воды и растёрли вместе.
«Мы были удивлены тем насколько просто оказалось покрыть нить нанотрубками» сказал Стивен Иден, физик из National High Magnetic Field Laboratory в Таллахасси (штат Флорида). «Сперва мы пытались использовать традиционные методы покрытия с помощью множества химических веществ и высокотемпературной обработки, но позже мы обнаружили, что воды и давления вполне достаточно».
image
После высыхания нить сократилась и покрылась однородным слоем из нанотрубок. «Это покрытие очень высокого качества и очень однородно», сказал Стивен.
image
Этот гибридный материал не только электропроводен, но и в 3 раза прочнее обычной паутины. Из экспериментов следует, что этот материал подходит для использования в качестве искусственных мышц не меньше, чем обычная паутина.
image
«Электрическая проводимость сохранялась даже когда нить была растянута на 50%», сказал Стивен.
Исследователи отметили, что электрическая проводимость их новой паутины может зависеть от влажности и количества физической нагрузки. Как таковые они могут найти применение в датчиках влажности и деформации, и в самом деле, они уже разработали пульсомер с использованием новых нитей. Использование золотого напыления, или более толстого слоя нанотрубок может сделать электропроводность менее зависимой от уровня влажности.
image
В настоящее время ученые пытаются разработать синтетическую паутину, в которую уже будут включены нанотрубки. «Универсальность этого материала означает, что он может найти множество применений», сказал Стивен.
Ученые описали свои результаты 10 сентября в журнале Nature Communications.
Прим. переводчика: вообще исследование по ссылке очень полное и интересное, большинство изображений взято оттуда.
Поделиться публикацией

Комментарии 24

    –3
    Интересно, а что бы ответил на этот вопрос Иеродиакон Петр?
      +3
      Прошу прощения, не читай @ минусуй. Твит прикольный, всем рекомендую.
        +1
        ага, «Почему червячки живут под землей?» — БОГ НАКАЗАЛ.
      +4
      Провода из паутины? Вот вам и World Wide Web
        –2
        Можно продолжать… Струна прочная и легкая — почему бы и с Луной не соединиться? Нужны только нано-паучки, которые эту струну протянут.
        Если такое возможно, то можно реализовать секретный канал связи, подобный детскому «веревочному телефону».
          0
          Как бы ничего, что луна вращается и струна будет наматываться на Землю как на клубок? Вот с геостационарным спутником еще можно попробовать
            0
            >наматываться на Землю как на клубок
            Вот и решена проблема безопасной транспортировки всяких ненужностей с околоземной орбиты!
            Достаточно разместить на Луне пару миллиардов паучков, вытравливающих паутину с нанотрубками, а к паутине наноизолентой прикреплять грузы.
              +1
              Синей наноизолентой.
              0
              Нет проблем… Ответная часть на орбите. И излучатель узконаправленный.
          0
          > 1 мм может поднять груз весом в 5 кг.
          Конечно круто, но стальной 1 mm тросик даст тот же эффект, а то и больший. И что то мне подсказывает, что паутина не любит теплоты и сухости, то есть в компах не применимо.
            +4
            Вы видимо не поняли. Паутина может поднять 5 кг, а выдержать она может все 200 кг. А вот как вы заставите сокращаться стальной трос — это большой вопрос.

            но стальной 1 mm тросик даст тот же эффект, а то и больший

            нет, не даст, паутина прочнее
              –2
              > Паутина может поднять 5 кг, а выдержать она может все 200 кг.
              В свободном падении выдержать она может все 200 тонн, чего уж там мелочиться.
                +2
                Прочность паутины на разрыв — до 260 кг на 1 мм. Не понимаю иронии.
                  –3
                  > Паутина может поднять 5 кг, а выдержать она может все 200 кг.
                  В чём разница между «поднять» и «выдержать»?
                    +1
                    Поднять, путём сокращения свой длины. Как мышцы. Если мышца той же толщины может поднять только 100 грамм, то это не значит, что от килограмма она порвётся.
                      –2
                      А поднять на сколько? (например используя систему блоков мои мышцы хоть 100500 тонн поднимут).
                        +1
                        В конце поста дана ссылка на подробное описание исследования
                          –1
                          Не, бесполезно, наводящие вопросы он не понимает.
                0
                но стальной 1 mm тросик даст тот же эффект

                Стальной тросик еще сам по себе будет весить больше.
                0
                Интересно, спасибо за заметку. Но насколько я понимаю, до разработки синтетической паутины, применять её нигде не получится, потому что пауки живут поодиночке и делать «паучьи фермы» для производства паутины проблематично ")
                  +1
                  Да, создавать паучьи фермы достаточно проблематично, хотя кое-где этим занимаются.

                  Когда заходит речь о применении паутины, возникает вопрос о том, как ее получать в промышленных количествах. В мире существуют установки для «доения» пауков, которые вытягивают нити и наматывают их на специальные катушки. Однако такой способ неэффективен: чтобы накопить 500 г паутины, необходимо 27 тысяч средних пауков. И тут на помощь исследователям приходит биоинженерия. Современные технологии позволяют внедрить гены, кодирующие белки паутины, в различные живые организмы, например в бактерии или дрожжи. Эти генетически модифицированные организмы становятся источниками искусственной паутины. Белки, полученные методами генной инженерии, называются рекомбинантными. Отметим, что обычно рекомбинантные спидроины гораздо меньше природных, но структура молекулы (чередование гидрофильных и гидрофобных участков) остается неизменной.

                  Есть уверенность, что искусственная паутина по своим свойствам не будет уступать природной и найдет свое практическое применение как прочный и экологически чистый материал. В России исследованиями свойств паутины совместно занимаются несколько научных групп из различных институтов. Получение рекомбинантной паутины осуществляют в Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов, физические и химические свойства белков исследуют на кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, изделия из белков паутины формируют в Институте биоорганической химии РАН, их медицинскими применениями занимаются в Институте трансплантологии и искусственных органов.
                    0
                    супер! спасибо! ")
                  0
                  Не туда пошло это обсуждение.
                  В настоящее время ученые пытаются разработать синтетическую паутину

                  А ведь можно и по другому. Научить живых пауков хавать нанотрубки и добавлять их в паутину, а лучше не пауков а гусениц шелкопряда. Шёлковая нить с углеродом, по моему то-же не плохо.
                    +2
                    >Не туда пошло это обсуждение.

                    это я про стальной тросик )

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое