Ученые раскрыл секрет одного из самых совершенных материалов в природе — паутины. Учёные выяснили, каким образом паукам-метальщикам удаётся создавать шёлк, обладающий одновременно выдающейся прочностью и высокой эластичностью. Это открытие отвечает на давний технологический вызов, ведь в производстве искусственных волокон до сих пор приходится выбирать между этими двумя свойствами.
Чтобы разгадать механизм формирования паучьих сетей, учёные применили высокоскоростную видеосъёмку и микроскопию высокого разрешения. Анализ показал, что пауки управляют структурой паутины на микроуровне. Основу ловчей сетки составляют эластичные нити. Однако с помощью специальных паутинных бородавок на брюшке паук добавляет к ним дополнительные волокна, которые имеют извитую, волнистую форму. Именно эта комбинация кардинально меняет свойства материала.
В спокойном состоянии сеть мягкая и податливая, что позволяет ей быстро и легко развернуться в полёте. Однако, когда на неё начинает действовать растягивающая сила, происходит ключевая трансформация. Завитки на дополнительных волокнах начинают распрямляться. В этот момент они превращаются в жёсткий каркас, который резко усиливает конструкцию и не даёт ей порваться. Таким образом, материал сначала ведёт себя как эластичный, а затем проявляет повышенную прочность.
Ловчая же сеть пауков-метальщиков, напоминающая по структуре извилистую шерстяную пряжу, может удлиниться до 150%, не разрушаясь. Это прямое доказательство того, как архитектура на микроскопическом уровне определяет макросвойства материала. Понимание этого принципа открывает новые перспективы для материаловедения. Речь идёт о заимствовании самой идеи — комбинировании в одном материале волокон с разными свойствами для получения оптимального баланса гибкости и устойчивости к разрыву.
Создана паутина, как у Человека-паука.