Паутина — прочнейший из известных материалов, производимый живыми организмами, и даже кевлар уступает ей более чем в 10 раз. Теперь учёные усилили её углеродными нанотрубками, делая её крепче обычной паутины, и повышая её электрическую проводимость, что может привести к созданию новой паутино-электроники.

Естественная прочность нити делает её потенциально ценной для коммерческого применения во многих областях. Исследователи уже изучают её медицинский потенциал, например, при создании искусственной кожи или сухожилий .

Кроме того, паутина может сильно сокращаться, полагаем это свойство может пригодиться при производстве искусственных мышц для роботов или протезов. К примеру, паутина толщиной всего в 1 мм может поднять груз весом в 5 кг, что в 50 раз больше того, что могут поднять наши мышцы той же толщины.

Большая прочность и гибкость делает её привлекательным материалом для использования в электронике, но такое применение зависит от того насколько совместимой с электропроводящими материалами сделают её учёные. Вот почему они объединили паутину с углеродными нанотрубками, чья электропроводность привлекала исследователей десятилетиями.

Углеродные нанотрубки представляют собой полые трубки углерода диаметр которых измеряется в нанометрах. И хотя по ширине они сравнимы с нитью ДНК, но они в 100 раз прочнее и в 6 раз легче стали, а их электро- и теплопроводность конкурирует с металлами. Хотя паутина сама по себе жёсткая, она становится мягкой если её смочить. Исследователи смешали, собранную у золотого паука щелкопряда (Nephila clavipes), паутину с сухим порошком из углеродных нанотрубок, смочили эту смесь несколькими каплями воды и растёрли вместе.

«Мы были удивлены тем насколько просто оказалось покрыть нить нанотрубками» сказал Стивен Иден, физик из National High Magnetic Field Laboratory в Таллахасси (штат Флорида). «Сперва мы пытались использовать традиционные методы покрытия с помощью множества химических веществ и высокотемпературной обработки, но позже мы обнаружили, что воды и давления вполне достаточно».

После высыхания нить сократилась и покрылась однородным слоем из нанотрубок.

«Это покрытие очень высокого качества и очень однородно», сказал Стивен.

Этот гибридный материал не только электропроводен, но и в 3 раза прочнее обычной паутины. Из экспериментов следует, что этот материал подходит для использования в качестве искусственных мышц не меньше, чем обычная паутина.

«Электрическая проводимость сохранялась даже когда нить была растянута на 50%», сказал Стивен.

Исследователи отметили, что электрическая проводимость их новой паутины может зависеть от влажности и количества физической нагрузки. Как таковые они могут найти применение в датчиках влажности и деформации, и в самом деле, они уже разработали пульсомер с использованием новых нитей. Использование золотого напыления, или более толстого слоя нанотрубок может сделать электропроводность менее зависимой от уровня влажности.

В настоящее время ученые пытаются разработать синтетическую паутину, в которую уже будут включены нанотрубки.

«Универсальность этого материала означает, что он может найти множество применений», сказал Стивен.

Ученые описали свои результаты 10 сентября в журнале Nature Communications.

Прим. переводчика: вообще исследование по ссылке очень полное и интересное, большинство изображений взято оттуда.