Удивительные свойства паутины продолжают удивлять ученых

28 Июля 2016 в 22:30, Николай Хижняк 11 673 просмотра 25

spider

Мы уже давно знаем, что паутина является по-настоящему удивительным материалом, однако ученые по-прежнему продолжают находить еще более потрясающие свойства и особенности у этих тончайших шелковых нитей. Например, совсем недавно международная группа исследователей обнаружила, что паутина разделяет полезные свойства с полупроводниками. Правда, вместо того чтобы работать с электронами, ее можно использовать для манипуляции звука и тепла.

Как описывается в статье журнала Nature Materials, паутина может блокировать определенные квазичастицы звука (называются «фононы») разной степени частоты аналогично тому, как полупроводники могут блокировать определенные электроны.

«Есть определенный диапазон частот, которые можно блокировать. Если передавать звук определенной частоты, то он не пройдет через этот материал», — говорит соавтор исследования Эдвин Томас из Университета Райса.

Этот эффект носит название «ширина запрещенной зоны» и позволяет ученым эффективно «настроить» материалы с таким свойством для самых различных целей. Фотонные кристаллы, такие как опал, например, образующиеся в природе, проделывают тот же самый трюк, но с волнами света. Конечно, фотонные кристаллы могут воздействовать аналогичным образом и на звук, однако это первый случай, когда такая особенность была обнаружена у паутины.

Паутина может быть прочнее стали и способна растягиваться, как резина. Вот поэтому многие ученые пытаются найти способ эффективного заимствования ее свойств в таких материалах, как кевлар и нейлон. Помимо этого, паутина обладает свойством липкости, натуральными антимикробными свойствами, она гипоаллергенная и биоразлагаемая.

Всем этим удивительным свойствам этот материал обязан своей кристаллической структуре. Внутри каждой нити находятся еще более тонкие нити, которые усиливают ее прочность и позволяют растягиваться. 70 процентов материала состоит из глицина, однако в состав также входят аланин и серин. Один из этих компонентов обладает более упорядоченной структурой, а другой — менее упорядоченной. Эта разница и делает паутину такой прочной.

silk

Микроструктура паутины способна блокировать фононы

Благодаря вибрациям нитей, пауки могут чувствовать, когда паутина повреждается или в нее попадает очередная жертва. Удивительно, но разница частот этих вибраций указывает паукам на то, что именно происходит с их паутиной.

Когда Томас и его команда исследовали микроструктуру паутины, ученые обнаружили, что растягивание или, наоборот, ослабление натяжения более мягких цепочек, соединяющихся с более прочными цепочками кристаллов протеинов в нити, также изменяет и их акустические свойства. Ученые пришли к выводу, что контролировать ширину запрещенной зоны можно простым натяжением нити. Кроме того, ученые выяснили, что паутину можно наделить и тепловыми свойствами.

«Фононные кристаллы дают вам возможность управления звуковыми волнами. Если эти волны будут достаточно короткими и определенной частоты, то можно адаптировать материал на тепловые свойства. Скажем, если мы можем заставить тепло двигаться в том направлении, а не в этом, или же полностью блокировать поток, то фактически мы превращаем материал в теплоизолятор, коим он не был раньше», — комментирует Томас.

Если ученые смогут воспроизвести кристаллическую микроструктуру, которая делает паутину такой особенной, то это откроет множество возможностей в производстве новых синтетических материалов, например, волноводов, или материалов, которые будут останавливать звук или обеспечивать изоляцию.

Удивительные свойства паутины продолжают удивлять ученых

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

25 комментариев

  1. deaddreams

    Ну вот, в паутину пауков, даже ученые попали...

  2. Rillan

    Мне одному статья кажется бестолковой ? Если я возведу бетонную стену, она тоже будет блокировать определенные частоты, если я ее утоньшу или утолщу способность стены блокировать, тоже либо усилится, либо ослабится.....
    Да и вообще что такого ученые тут нового написали из того чего нельзя было узнать 20-30 лет назад ? Уже давно и в статьях и по телику показывали ....

    • andrgysev02

      Как я понял, паутина "блокирует" не волны звука, а его частицы. А стена только волны, ну, как-то так. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Sil0k

      из твоей бетонной стены можно будет соштопать одежду? то-то и оно, а из паутины при ее достаточном производстве можно будет делать те же бронежилеты в обозримом будущем-)ну или подводные лодки обволакивать слоем паутины и они вообще будут бесшумными-)

      • Rillan

        Рен-тв что ли ? Если сделают, что паутина не будет прилепать к телу, высушиваться и рваться от любого внешнего раздражителя, то это уже будет не паутина, а очередная условно твердая тряпка без всяких свойств поглощения, ибо материал сделающий паутину такой загубит ее свойста.
        Натянуть паутину на подводный корабль ? Это какую траву надо курить чтоб такое серьезно воспринимать ? В Море есть миллион и одна вещь способная уничтожить такую защиту, я уж молчу о том, что паутина распадается если ее намочить....

        • andrgysev02

          Из паутины делают бронежилеты... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Pet'ka

          Сама путина не липкая. Это паучьи выссыки на эту паутину липкие.
          Паутина очень крепкая на разрыв относительно своей тонкости, поэтому, если сплести в один миллиметровый канат очень много тонких ниточек-паутинок, то этот канат сможет выдержать вес от 0,5 тонны.

        • Elitnyy

          Необязательно паутина, есть материалы, копирующие свойства паутины, но искусственные, более долговечные - кевлар (к примеру динамики колонок, бронежилеты могут делать ) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • Sil0k

          ну тебе то как эксперту по паутинам виднее че уж там..

        • mixac04

          Га корабли их надо натягивать не для защиты а для шумоизоляции (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. Pet'ka

    Звуконепроницаемый скафандр

  4. Ce3apyc

    Я бы купил занавеску из звуконепроницаемой легкой ткани, пропускающей свет.

  5. Zarb

    SPIDERMEN! :)

  6. teomka

    Когда наблюдаешь за природой, можно многое интересное научится. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. Dasha2000

    А по моему некий умный ( ученый?) решил на это дело ( паутиновое) выпросить финансирование.
    ( меня папа научил выстраивать причинно-следственные цепочки и находить мотивацию слов и действий)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.