Считается, что металлы, алмаз и графен – лучшие теплопроводящие материалы. Учёные из США расширили этот список. Согласно результатам их исследования, к этим материалам можно отнести и паутину.

Поясним. Теплопроводность — это перенос тепловой энергии частицами вещества. Материалы, обладающие высоким показателем теплопроводности, называются теплопроводящими. Такие материалы имеют широкий спектр применения. К примеру, элемент системы охлаждения ноутбука – тепловая трубка — делается из теплопроводящего материала, как правило, из меди.

Учёные из университета Айовы (Iowa State University) решили исследовать способность паутины передавать тепло. Для этого они «надоили» паутину восьми пауков вида Nephila clavipes.

Заметим, что членистоногие этого рода, известные также под названием «золотые кругопряды», довольно часто становятся предметом исследования биологов. Недавно на основе их паутины были созданы струны для скрипки. Кроме того, ранее сети одного из видов были признаны ядовитыми и отпугивающими муравьёв.

На переднем плане слева – Синьвэй Ван (Xinwei Wang). Совместно с другими специалистами он демонстрирует оборудование, при помощи которого производились измерения (фото Bob Elbert/Iowa State University).

Но вернёмся к работе американских учёных. Результаты их измерений оказались удивительными: полученный показатель теплопроводности составил 416 ватт/(метр*Кельвин). Это означает, что так называемая каркасная нить паутины обеспечивает передачу тепла лучше, чем медь (353–401 Вт/(м*К)), и, практически, аналогична серебру (406–430 Вт/(м*К)). Получается, что паутина проводит тепло в тысячу раз лучше нити тутового шелкопряда и, в среднем, в 800 раз лучше, чем другие органические материалы.

«Открытие стало для меня сюрпризом, так как паутина — это органический материал, — рассказывает ведущий исследователь Синьвэй Ван (Xinwei Wang), доцент университета Айовы. — Лишь серебро и алмазы могут превзойти паутину в способности передавать тепло».

Нить паутины имеет гибкую, но прочную структуру. Она в 15 раз тоньше человеческого волоса и имеет толщину всего 4 микрометра. Нить представляет собой белок, обогащённый глицином, аланином и серином, содержащий внутри нанокристаллы.

Представитель рода Nephila. Видно, что паутина имеет яркий
почти золотой отлив (фото Xinwei Wang research group).

При всей своей кажущейся хрупкости паутина сравнима по прочности со сталью (для своего веса), но при этом обладает высокой упругостью. Эти уникальные свойства обещают широкое применение искусственной паутине во многих областях биотехнологии. Кстати, при растяжении нить паутины проявляет ещё более интересные свойства. Исследователи из США выяснили, что теплопроводность нити паутины растёт прямо пропорционально её растяжению. Например, если растянуть нить на 20% от нормальной длины, паутина станет на 20% лучше проводить тепло.

По мнению американцев, результат их открытия может быть использован в различных сферах. На основе паутины можно будет создавать новые теплоотводящие элементы для электроники или медицинские бинты, которые не будут приводить к перегреву.

Автор: Евгений Парамонов