تار عنکبوت، مقاوم‌تر از فولاد

اخبار علمی - تار عنکبوت، مقاوم‌تر از فولاد

به گزارش باشگاه خبرنگاران، ابریشم عنکبوت، ماده‌ای جالب است. سبک، کشسان و محکم تر از فولاد. اما چالشی که عنکبوت با آن رو به روست، تولید این ماده ی عجیب است. پروتئین های ابریشم عنکبوت به نام ایپایدرون، باید در دمای محیط از یک محلول مایع به سرعت به الیاف جامد تبدیل شود.

تحقیقات جدید آنا رایزین و جان جانسون، نشان می دهد اسپایدرون، پروتئین بزرگی با 3500 اسید آمینه است که عمدتا به صورت متوالی قرار گرفته اند. در عین حال اسپایدرون یک ساختار مارپیچی دارد و زمانی که به ابریشم جامد تبدیل می‌شود، ساختار خود را به درجه بالایی از پایداری مکانیکی تغییر می دهد.
 
محققان با استفاده از گزینش دقیقی از میکرو الکترودها برای اندازه گیری میزان اسیدیته غدد نشان دادند، که ph از ابتدای دم تا مجرای خروجی آن، از 7.6 به 5.7 می‌رسد. این یعنی در این میان عملی آنزیمی انجام می‌شود که طی آن دی اکسید کربن و آب به بی کربنات و هیدروژن تبدیل می شود. آنها همچنین دریافتند، که ph تاثیر معکوس بر استحکام تار دارد.

در شکم عنکبوت مجاری تار ریسی وجود دارند. در ابتدای هر مجرا، غده‌های ترشحی وجود دارند که پروتئین سازندهٔ تار را ترشح می‌کنند. در بخش دوم مجرا، پمپ‌های پروتون، فعالانه یون‌های H+ را به درون مجرا ترشح و آن جارا اسیدی می‌کنند.

مجرای تارریسی در انتهای خود باریک‌تر می‌شود. در نتیجهٔ نیرویی که از عقب و دیوارهٔ مجرا به بلور مایع وارد می‌شود، این بلور شکل رشته مانندی به خود می‌گیرد و با برداشت مولکول‌های آب حالت جامد تری پیدا می‌کنند. بخش انتهایی مجرا، محل خروج تار ریسیده شده‌است. چون در این بخش، تار حالت جامد تری به خود می‌گیرد، غده‌های ویژه‌ای مواد لغزنده کننده‌ای را به سطح داخلی مجراترشح می‌کنند تا خروج تار تسهیل شود.

تار عنکبوت مقاومت بالایی دارد و درعین حال بسیار سبک و انعطاف‌پذیر است از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیده‌اند. این فولاد آن قدر محکم است که می‌توان از آن توری ساخت. و با آن یک بوئینگ ۷۴۷ را متوقف کرد و در عین حال، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که می‌توان از آن لباس تهیه کرد. بنابر این، کاربردهای آن در پزشکی و صنعت زیاد است.

نتایج این تحقیقات محققان را بر آن داشت تا بر روی مدل قفل و شلیک تار عنکبوت تحقیقاتی انجام دهند و ساختار N آن را نیز بررسی کنند. آنها دریافتند از تار عنکبوت می توان در درمان بیماری هایی چون آلزایمر، موثر باشد.
اخبار علمی - باشگاه خبرنگاران

 

ویدیو مرتبط :
تار عنکبوت

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

راز استحكام فوق‌العاده تار عنکبوت كشف شد

 

 

 

دانشمندان همچنین دریافته‌اند که فیبرهای ابریشم عنکبوت‌ها از دو جزء اصلی آمورف نرم و سخت بلوری تشکیل شده‌اند. ...

به گزارش ایسنا؛ عنکبوت ها تار ابریشمی را برای استفاده در تارهای خود و همچنین آویزان کردن خود از آن می تنند.

دانشمندان بر این باور هستند که دلیل این استحکام باورنکردنی در ترکیب منحصر به فرد آن از یک ماده چسبنده و لزج بی شکل و یک ماده سخت بلورین نهفته است.

این مواد به صورت جداگانه از تاثیر زیادی برخوردار نیستند اما وقتی با هم ترکیب می شوند به تولید تار ابریشمی با قدرتی چند منظوره منجر می شوند.

در این پژوهش که توسط محققان موسسه علوم نظری هایدلبرگ در آلمان انجام شده به معماری فیبرهای ابریشمی از سطوح بالای اتمی نگاه شده است.

محققان اطلاعات جدیدی در مورد ساختار مولکولی به دست آوردند که زمینه ساز ویژگی های شگفت انگیز مکانیکی مواد طبیعی هستند.

به گفته این دانشمندان، فیبرهای ابریشمی از خصوصیات جالب مکانیکی برخوردارند. آنها از استحکامی برابر با استیل برخوردارند.

دانشمندان همچنین دریافته اند که فیبرهای ابریشم عنکبوت ها از دو جزء اصلی آمورف نرم و سخت بلوری تشکیل شده اند.

دانشمندان برای دستیابی به درک بهتر از کارایی این فیبرها یک روش محاسباتی بالا به پایین چند بعدی را اجرا کردند كه از سطح اتم های سازنده زیرواحدهای آمورف و بلوری آغاز شده بود و محققان به تشریح همکاری های این اجزای اصلی پرداختند.

محققان از هر دو شبیه سازی مولكولی برای مطالعه زیرواحدهای تک و جفت و شبیه سازی المان محدود برای یک مدل فیبر جامع استفاده کردند.

آنها دریافتند که زیرواحدهای آمورف نرم مسوول کشش ابریشم بوده و همچنین به توزیع فشار کمک می کند.

حداکثر سختی ابریشم نیازمند میزان مشخصی از زیرواحدهای بلوری بوده و به شیوه ای که زیرواحدها در فیبر توزیع شده اند بستگی دارد.

منبع:funpatogh.com