Ученые обнаружили, что шелк переносит низкие температуры в помещении. Результаты их исследований могут помочь в разработке новых материалов, которые будут долговечными и устойчивыми к низким температурам. В течение нескольких лет натуральный шелк пользовался значительным интересом благодаря своей исключительной прочности и термостойкости, являясь источником вдохновения для производителей его синтетических аналогов, которые также имитируют его структуру и биологическую функцию.
Команда ученых, частично поддержанная финансируемыми ЕС проектами FLIPT и SABIP, доказала, что натуральный шелк является морозостойким, а некоторые виды шелка еще более долговечны при низких температурах. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале «Границы химии материалов». Исследователи изучили «поведение и функции нескольких видов шелка животного происхождения, уделяя особое внимание многоэлементным волокнам дубового шелкопряда, охлажденным до –196 C.
В пресс-релизе, опубликованном партнером проекта Оксфордским университетом, подведены итоги исследования. Авторы утверждают, что «группа ученых смогла не только доказать, что прочность шелка увеличивается в условиях, когда большинство материалов плохо переносят, но и показать, как это происходит». Кажется, что шелк на самом деле противоречит базовому пониманию науки о полимерах, потому что он не теряет своего качества при действительно низких температурах, а даже повышает его, становясь более прочным и более эластичным.
Сила шелка заключается в его очень маленьких волокнах. Оказывается, что эти функции основаны на многих крошечных волокнах, которые составляют основу шелкового волокна. В опубликованной статье исследователи утверждают, что: «Очень компактная, но в то же время относительно независимая структура, состоящая из небольших фибрилл, позволяет активировать цепочку молекул, частично замороженных при криогенной температуре. Это уменьшает растрескивание, которое приводит к скольжению волокон, и позволяет молекуле шелкового волокна эффективно развиваться, предотвращая или задерживая все волокно».
Вдохновленный природой
Природа была источником вдохновения для обоих проектов, которые финансировали исследование. Они сосредоточились на натуральном шелке, производимом пауками и шелкопрядами, чтобы обогатить знания ученых о технологии биополимеров. Биополимеры — это полимеры, продуцируемые живыми организмами, которые могут быть получены из микроорганизмов и растений или получены в результате химического синтеза низших организмов. Полимеры — это природные или синтетические химические вещества, состоящие из больших молекул, состоящих из ряда небольших объединенных единиц. Биополимеры используются для производства медицинских материалов, упаковки, косметики, пищевых добавок, тканей для одежды, химических препаратов для очистки воды, пластиков, используемых в промышленности, абсорбентов, биосенсоров и даже носителей информации. Проект SABIP (Шелк как биохимический идеал для полимеров: SABIP) осуществлялся с 2009 по 2014 год. Проект FLIPT (FLow-индуцированные фазовые переходы, новая парадигма низкой энергии для переработки полимеров) планируется завершить в 2019 году. Проект FLIPT был создан с целью создания новой серии полимеров, разработанных по модели биополимеров, которые могут быть получены с небольшим количеством энергии.