Ученым удалось воспроизвести ключевые характеристики клея ракушек и мидий — белковые нити, химическое «сшивание» и связывание с железом. В результате получается мощный нетоксичный клей, который схватывается и работает так же хорошо под водой, как и в сухих условиях. Кроме того, он прочнее, чем большинство синтетических клеев, представленных сейчас на рынке.
«Созданный нами композит не только лучше работает под водой, чем большинство доступных сегодня клеев. Его нужно совсем немного», — отмечают ученые.
Мидии выделяют биссус. Это прочные белковые нити, которые производят некоторые двустворчатые моллюски. Секретируемый биссусовой железой белковый материал при выделении имеет жидкую форму и застывает, уже попав в воду. Предел прочности таких нитей у большинства видов моллюсков лежит в пределах 13-26 МПа (133-266 кгс/см²). Такие выделения образуют полимеры, которые внедряются в поверхности и химически сшиваются для усиления связи. Также мидии выделяют комплексы железа, которые усиливают когезионную силу биссуса.
Ученые воспроизвели эти характеристики в новом материале из белка фиброина шелка, извлеченного из кокона тутового шелкопряда. Также биологи добавили полидофамин и железо в новый клей.
«В итоге мы получили клей, который даже под микроскопом выглядит как его естественный аналог», — отмечают ученые.
Получение правильной смеси фиброина шелка, полидофамина и кислотных условий отверждения ионами железа было критически важно для того, чтобы клей схватывался и работал под водой, достигая прочности 2,4 МПа (24 кгс/см²) при сопротивлении силам сдвига. Это лучше, чем у большинства существующих экспериментальных и коммерческих клеев, и лишь немного ниже, чем у самого прочного подводного клея при 2,8 МПа. Тем не менее, преимущество новинки в том, что он нетоксичен, состоит из полностью натуральных материалов и требует всего 1-2 мг на квадратный сантиметр для достижения такого сцепления — это всего несколько капель.
Читать далее
Боевой дрон впервые без приказа человека выследил противника и атаковал
Новый экзоскелет сокращает нагрузку для человека во время ходьбы
Математическая модель мозга позволит ИИ мыслить как человеку
кгс/см² — килограмм силы на квадратный сантиметр
МПа — мегапаскаль
Когезия — связь между одинаковыми молекулами (атомами, ионами) внутри тела в пределах одной фазы. Когезия характеризует прочность тела и его способность противостоять внешнему воздействию.