поиск по 1161032 познавательным статьям и фото

Разработана полимерная нить со структурой и свойствами паутины

Ученые из Китая тщательно рассмотрели процесс образования капель воды на нитях паутины и создали искусственную полимерную нить, которая имитирует особенности структуры и свойства натуральной.

Разработана полимерная нить со структурой и свойствами паутины

Капли воды на паутине (здесь и далее иллюстрации из журнала Nature).

В качестве объекта исследования авторы выбрали паутину одного из представителей семейства пероногих пауков Uloborus walckenaerius.

При низкой влажности нити паутины имеют вид ожерелья: два проходящих в центре волокна поддерживают округлые утолщения, каждое из которых образовано сверхтонкими фибриллами, переплетенными случайным образом. При конденсации водяного пара эти утолщения уменьшаются в размерах и превращаются в «узлы», имеющие форму веретена (двух конусов, соединенных основаниями), а между ними выделяются тонкие соединительные участки. Наблюдая за этим процессом в оптический и электронный микроскопы, ученые заметили, что капли воды перемещаются к ближайшим узлам, где сливаются с другими и увеличиваются в размерах.

У этого перемещения есть две причины. Во-первых, узлы имеют шероховатую поверхность (фибриллы здесь, как уже отмечалось, переплетены в случайном порядке), а соединения — гладкую, и капли свободно скользят по ним, задерживаясь на узлах. Во-вторых, веретенообразная форма узлов заставляет капли, достигшие вершины конуса, двигаться к его основанию как к наименее искривленному участку поверхности (этот эффект связан с появлением градиента лапласовского давления).

Установив особенности структуры паутины, авторы успешно имитировали ее водосборные свойства, взяв нейлоновую нить и раствор полимера — полиметилметакрилата. После его высыхания на нити образовались аналогичные веретенообразные узлы.

По мнению ученых, такая «паутина» может использоваться для проведения химических реакций: присутствие узлов — центров реакции, на которых собираются реагенты, — будет укорять процесс без добавления катализаторов. Узлы также способны защищать паутину от разрушения; если вода покроет ее ровной пленкой, она может порваться, а при сборе капель воды в выделенных местах они будут постепенно расти, дойдут до критических размеров и упадут вниз, не причиняя никакого вреда.

Разработана полимерная нить со структурой и свойствами паутины

Структура нити паутины.

Разработана полимерная нить со структурой и свойствами паутины

Процесс сбора капель воды на нити.

Разработана полимерная нить со структурой и свойствами паутины

Искусственная нить с веретенообразными узлами.

Образование капель воды на нити паутины.

Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.


Источник: Compulenta @04.02.2010

Оцените статью:

Теги


Используй свой мобильный - сохрани эту страницe и расскажи о ней друзьям!