Розкрито таємницю міцності шовку, — дослідження

З моменту відкриття в Китаї тисячі років тому шовку, який отримали від шовковиків, його використовують для виготовлення розкішних високоякісних тканин, парашутів і медичних швів. Дослідникам Національного наукового фонду вдалося розгадати деякі з його таємниць і з'ясувати, чому він настільки надміцний.

Учені Центру техніки та матеріалознавства Массачусетського технологічного інституту кажуть, що ключем до розгадки міцності шовку, яка перевищує міцність сталі, можуть служити ділянки поперечного з'єднання, кристали (бета-листи) розміром усього кілька нанометрів, що скріплюють матеріал.

Маркус Бюлер, доцент відділення цивільних та екологічних розробок МТІ, і його команда нещодавно використали комп'ютерну модель, розробивши симулятор для дослідження взаємодії та переміщення бета-листів. Вони з'ясували, що незвичайний порядок водневих зв'язків відіграє роль «клею», який стабілізує кристали і має велике значення для міцності шовку.

Вони з'ясували, що зв'язки водню, які вважаються одними з найбільш слабких хімічних зв'язків, набувають міцності, якщо розглядати їх на рівні нанометрів. Іноді, при безпосередній близькості, водневі з'єднання стають надзвичайно міцними. Крім того, якщо зв'язок порушено, то є багато інших зв'язків водню, які своєю чергою заповнюють цю прогалину, і, таким чином, проявляється здатність до «самовідновлення» кристалів.

Дослідники дійшли висновку, що міцність та еластичність (тобто здатність згинатися і розтягуватися без будь-яких ушкоджень атомних зв'язків) шовку пов'язана із цією незвичайною структурою атомних зв'язків. За їхніми словами, контроль над сферою дії водневих або інших хімічних зв'язків здатний значно поліпшити якість майбутніх матеріалів, навіть у тому випадку, коли початкові хімічні зв'язки дуже слабкі.