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Künstliche Spinnenseide ist stärker als die echte Sache

Spinnenseide ist eines der stärksten und widerstandsfähigsten Materialien der Erde. Zumindest war es das.

Die Natur produziert oft Materialien und Prozesse, die Wissenschaftler bei ihrem Streben nach Innovation leiten. Eines der neuesten Beispiele ist eine synthetische Spinnenseide, die von Forschern der Washington University in St. Louis entwickelt wurde.

Laut den Forschern, die ihre Ergebnisse in der veröffentlichtenTagebuch ACS-Nano, ihre künstliche Version der Seidenfaser kann die Stärke und Zähigkeit der echten Sache übertreffen.

Die Forscher haben sich entschieden, ihr neues Material auf Spinnenseide zu modellieren, da es ein sehr robustes Material mit beeindruckender Zugfestigkeit ist. Ihr neues Material ist die neueste Iteration einer Faser, die erstmals 2018 vom selben Team entwickelt wurde und auch natürliches Material verwendet.Spinnenseide als Bezugspunkt.

Ihre Arbeit ist nicht die einzige Forschung, die sich von Spinnen inspirieren lässt. Diesen Monat wurde auch eine Forschung veröffentlicht, die zeigt, wie Gift der Fraser Island K'gari Trichternetzspinnekönnte Schäden verhindern verursacht durch einen Herzinfarkt.

Um ihr Material zu entwickeln, haben die Wissenschaftler der Washington University Gentechnisch veränderte Bakterien in einem Labor, damit sie Amyloid-Seiden-Hybridproteine ​​produzieren.Einer der Schlüssel für die neueste Version des Seidenmaterials der Forscher war es herauszufinden, wie man der synthetischen Faser die erforderliche Menge an Nanokristallen hinzufügt.

"Spinnen haben herausgefunden, wie man Fasern mit einer wünschenswerten Menge an Nanokristallen spinnen kann", erklärte Fuzhong Zhang, leitender Forscher der Studie, in eine Presseerklärung. "Aber wenn Menschen künstliche Spinnverfahren verwenden, ist die Menge an Nanokristallen in einer synthetischen Seidenfaser oft geringer als in ihrem natürlichen Gegenstück."

Das richtige Nanokristall-Gleichgewicht finden

Um die Anzahl der Nanokristalle in ihrem Material zu verbessern, fügten die Forscher neue Amyloidsequenzen hinzu, die eine höhere Tendenz haben, die erforderlichen Nanokristalle zu bilden.

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Die Forscher der Washington UniversityBakterien produzierten schließlich ein hybrides polymeres Amyloidprotein mit 128 sich wiederholenden Einheiten. Das sind zwar weniger Einheiten als die 192 in der vorherigen Arbeit des Teams, aber die Forscher sagen, dass die hinzugefügten Nanokristalle den resultierenden Festigkeitsverlust mehr als ausgleichen.

In ihren Tests zeigten die Forscher, dass die Proteine ​​mit 128 Wiederholungen zu einer Faser mit Gigapascal-Stärke führten ein Maß dafür, wie viel Kraft erforderlich ist, um eine Faser mit festem Durchmesser zu brechen, die stärker ist als gewöhnlicher Stahl.

Mit einer Festigkeit von etwa 1 Gigapascal GPa ist die Faserfestigkeit auch höher als bei einigen natürlichen Spinnenseidenfasern und sogar Kevlar. Die Forscher haben auch eine durchschnittliche Zähigkeit von etwa 161 Megajoule pro m3 für ihr Material gemessen, was es härter als manches machtnatürliche Spinnenseide.

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Entscheidend ist, dass das Team sagte, dass es immer noch Tausende von Amyloidsequenzen gibt, die sie erforschen können, was bedeutet, dass ihr Material in Zukunft wahrscheinlich verbessert werden wird.

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