Павуковий шовк запропонували використовувати в якості м'язів роботів
Source:
Павуковий шовк, вже відомий як один з найміцніших матеріалів зі своєю вагою, володіє ще одним незвичайним властивістю, що може призвести до появи нових видів штучних м'язів або роботизованих приводів, виявили вчені. Еластичні волокна, як з'ясувалося, дуже сильно реагують на зміни вологості. Вище певного рівня відносної вологості повітря раптово вони стискаються і скручуються, докладаючи достатню силу, щоб конкурувати з іншими матеріалами, які досліджуються в якості актуаторов — тобто, пристроїв, які рухаються для здійснення якоїсь активності, начебто управління клапаном.
Результати роботи були представлені в журналі Science Advances в роботі професора MIT Маркуса Бюлера.
Павутина — надміцний матеріал
Дослідники не так давно виявили дивовижну властивість шовку під назвою суперсжимаемость, коли тонкі волокна можуть раптово стискатися у відповідь на зміну вологості. Новий висновок полягає в тому, що нитки не тільки стискуються, але і скручуються одночасно, створюючи сильну скручивающую силу. «Це нове явище», говорить Бюлер.
«Ми виявили це випадково», підтверджують його колеги. «Ми хотіли вивчити вплив вологості на драглайн шовку». Для цього вони підвісили вантаж на шовк, щоб створити свого роду маятник, і помістили його в камеру, де могли контролювати відносну вологість всередині. «Коли ми збільшили вологість, маятник почав обертатися. Цього ми не очікували».
Команда перевірила ряд інших матеріалів, в тому числі людські волосся, але не виявила таких скручивающих рухів в інших експериментах. Однак перше явище вже спробували застосувати (в теорії) до штучних м'язів.
«Це може бути дуже цікаво для спільноти робототехніки», говорить Бюлер, маючи на увазі новий спосіб управління певними типами датчиків або контрольних пристроїв. «Можна маніпулювати рухами дуже точно, контролюючи вологість».
Павуковий шовк вже відомий своїм винятковим співвідношення міцності та ваги, своєю гнучкістю і пружністю. Кілька груп вчених по всьому світу працюють над тим, щоб відтворити ці властивості синтетичної версії волокон на основі білка.
Хоча призначення цієї скручивающей сили, з точки зору павука, невідомо, учені вважають, що суперсжимаемость у відповідь на вологу може бути способом переконатися, що мережа натягнута, коли на ній виступає ранкова роса, яка може пошкодити її і знизити сприйнятливість до вібрації, за рахунок якої павук відчуває свою здобич.
«Ми не знайшли ніякого біологічного сенсу» в цьому скручивающем русі, говорить Бюлер. Але завдяки комбінації лабораторних експериментів і молекулярного моделювання за допомогою комп'ютера вони змогли визначити, як працює механізм скручування. Виявляється, він заснований на згортання певного виду будівельного білка, званого пролін.
Дослідження цього основного механізму вимагало детального молекулярного моделювання. «Ми спробували знайти молекулярний механізм того, що наші колеги виявили в лабораторії. І ми дійсно знайшли потенційний механізм, заснований на пролине». Вони показали, що саме структура проліну призводить до скручування в моделюванні.
«Драглайн павутини — це білкове волокно. Він складається з двох основних білків, MaSp1 і MaSp2». Пролін, необхідний для реакції скручування, знайшли в MaSp2, і коли молекули води взаємодіють з ним, вони руйнують його водневі зв'язки асиметрично, що викликає кручення. Обертання відбувається тільки в одному напрямку і при відносній вологості до 70%.
«Білок має вбудовану симетрію обертання», говорить Бюлер. І завдяки його силі кручення, він робить можливим «цілий новий клас матеріалів». Можливо, його вдасться відтворити в синтетичному матеріалі і створити новий полімерний матеріал, який повторював би це поведінка.
«Унікальна здатність шовку піддаватися суперсжатию і проявляти обертальний поведінку у відповідь на зовнішні тригери, такі як вологість, може бути використана для розробки чутливих матеріалів на основі шовку, які можна буде точно налаштувати на нанорівні. Потенційні області застосування різноманітні: від м'яких роботів і датчиків вологості до розумних тканин і генераторів екологічно чистої енергії».
Може бути і так, що інші природні матеріали володіють цією властивістю, однак їх поки не виявили. А яке застосування бачите ви? Розкажіть .
Більше:
Чи можна захиститися від ВІЛ на генному рівні
лютує Чума XX століття і в XXI столітті. СНІД вже давно визнається багатьма справжньою проблемою людства, яку треба якось вирішувати. Люди будують теорії, звідки він узявся і чому треба чи не треба переживати за його приводу, але одне ясно точно. З н...
Що не так з тестами на коронавірус?
Сьогодні багато демонізують Гейтса, звинувачуючи його в навмисному чипировании населення (от тільки як?) і заодно всіх смертних гріхах. Розповідаємо, чому американський мільярдер насправді молодець і зовсім не рептилоид Яким би тривожним це не здавал...
15 кращих цитат Альберта Ейнштейна про науку і життя
Альберт Ейнштейн був синонімом слова «Геній». Саме так, з великої літери. Не дарма кажуть, що талановита людина талановита у всьому. Геніальність теж можна назвати талантом, так як це унікальна особливість людини бути розумним, розважливим ...
Новини
SpaceX вперше запустила пілотований корабель Crew Dragon до МКС
Сталося те, чого чекали багато років і що відкладалося в ході неодноразових перенесень: відбувся запуск від SpaceX. Буквально тільки що зі стартового майданчика LC-39A космічного центру ім. Кеннеді у Флориді (звідти злітали «Аполл...
Химерна ДНК з восьми літер може належати інопланетянам
Традиційна складається з чотирьох пар підстав A, C, G і T. Але нещодавно створена генетична система упакована вісьмома — удвічі більше, ніж зазвичай зустрічається в самореплицирующихся молекулах. Нова система отримала назву «хатим...
13-річний Джексон Освальт став наймолодшою людиною, яка вибудувала термоядерний реактор
У світі науки з'явився новий претендент на звання самого молодого фізика-ядерника, який досяг реакції термоядерного синтезу. Їм є 13-річний хлопчик на ім'я Джексон Освальт, проживає в штаті Теннессі (). Поки його однолітки, що тип...
Фізика позаземного життя: інопланетяни повинні бути схожі на землян
До кінця цього століття, говорить астрофізик Мартін Рис, ми повинні отримати відповідь на питання, живемо ми в мультивселенной чи ні, а також наскільки різняться закони фізики в складових її всесвітів. Відповідь на це питання, на ...
У Всесвіті майже немає антиматерії. Чому?
Коли ми дивимося на Світ, на всі її планети і зірки, галактики і скупчення, газ, пил, плазму, ми бачимо всюди одні і ті ж сигнатури. Ми бачимо лінії атомної абсорбції і емісії, бачимо, що матерія взаємодіє з іншими формами матерії...
CRISPR зробив стовбурові клітини «невидимими» для імунної системи
Вчені з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско використовували систему редагування генів CRISPR-Cas9 для створення перших плюрипотентних стовбурових клітин, які функціонально «невидимі» для імунної системи. Така подія біоло...
Можна вчитися у сні? Виявляється, можна
Від хронічного безсоння допомагають аудіокниги, підкасти і снодійне. Якщо завантажити книг на всю ніч, вони будуть поступово проникати у сни. І що найсмішніше, іноді можна навіть пригадати частина почутого на ранок. Вчені давно за...
Якими «суперсили» володіють люди?
Не встигли ми обговорити, чому люди , як самі ж в них повірили. Супергерої в наші дні всюди шоу, фільми, ігри. Існують навіть іграшкові версії супергероїв — хто не грав з цими «людьми-павуками» із пластмаси в дитинстві? Ідеальний ...
Земля унікальна: можливо, життя на інших планетах швидко загинула
«Загадка того, чому ми ще не знайшли ознак інопланетян, може бути не стільки пов'язана з ймовірністю виникнення життя або інтелекту, скільки з рідкістю швидкого виникнення біологічної регуляції циклів зворотного зв'язку на планета...
Програміст-биохакер, який розбагатів на биткоинах, планує створювати дизайнерських немовлят
Клавіатура Брайана Бішопа в Остіні, штат Техас, буквально диміла. Визнаний в національному масштабі швидкісний складач тексту, він готував ввічливий запит відомому футурологу з Великобританії. Хотів отримати пораду з приводу свого...
У минулому році «Вояджер-2» остаточно прорвався в міжзоряний простір, пройшовши понад 18 мільярдів кілометрів. Ця епічна місія стала можливою завдяки ядерної енергії, на технології якій космічні апарати працювали десятиліттями. Ко...
Штучний інтелект визначить ваш вік по мікрофлорі кишечника
Безліч бактерій та інших крихітних організмів, які живуть у вашому кишечнику, яке часто називають микробиомом або мікрофлорою, не просто допомагають перетравлювати їжу і боротися з хворобами. Як детально описано в новому досліджен...
Як створювалася періодична таблиця елементів Менделєєва
У кожній галузі науки є свій улюблений ювілей. У фізиків це «Принципи» Ньютона, книга 1687 року, яка ввела закони руху і гравітації. Біологи святкують дарвиновское «Походження видів» (1859 рік) та його день народження (1809). Астр...
Підземні мікроби практично досягли безсмертя
У минулому місяці обсерваторія Deep Carbon оголосила про вражаючий факт: маса мікробів, що живуть під поверхнею Землі, становить від 15 до 23 мільярдів тонн вуглецю, що приблизно в 245-385 разів перевищує масу вуглецю всіх людей. ...
Мрії фізиків: які колайдери були б крутіше Великого адронного?
Якщо фізики елементарних частинок доб'ються свого, нові прискорювачі зможуть в один прекрасний день ретельно дослідити саму цікаву субатомную частку у фізиці — бозон Хіггса. Через шість років після відкриття цієї частки на Великом...
Вчений випадково знайшов саму стару версію періодичної таблиці Менделєєва
Часом можна виявити по-справжньому дивовижні і неймовірно цінні речі, проводячи генеральне прибирання приміщення, де ця сама прибирання ніколи толком і не проводилася. Не вірите? Просто запитайте доктора хімії Алана Айткена з Сент...
ЦЕРН знову хоче побудувати самий великий і крутий колайдер частинок у Всесвіті
насправді, я навмисно допустив помилку в заголовку. Колайдери — цілком природне явище, яке часто зустрічається у нашому Всесвіті. стикаються і розщеплюються в зірках і чорних дірах при енергіях, які навіть уявити складно. Однак го...
Вчені: ядерна енергія — єдиний порятунок від кліматичної катастрофи
Щоб знизити парникові викиди і вберегти планету від глобального потепління, багато країн світу намагаються перейти на поновлювані джерела енергії. Для цього вони будують сонячні і вітряні електростанції, які займають величезну пло...
Нобелівський лауреат позбувся премій з-за расистські висловлювання
У 1962 році американський біолог Джеймс Уотсон став володарем Нобелівської премії з фізіології і медицини за відкриття структури молекули . За всю свою кар'єру 90-річний вчений встиг дати безліч скандальних інтерв'ю, в яких він пр...
Вчені навчилися шукати бактерії генерують електрику
Деякі бактерії вміють генерувати електричну енергію, і вчені мають намір використовувати їх незвичайне властивість для створення електрохімічних паливних пристроїв і очищення стічних вод. Як правило, незвичайні бактерії існують в ...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!