Inovativni materijali: Paukova svila

Paukova svila već dugo važi za jedan od najfascinantnijih materijala u prirodi. Iako djeluje krhko, ona je izuzetno čvrsta, u pojedinim poređenjima jača od čelika, a pritom se može rastegnuti više puta u odnosu na svoju dužinu prije nego što pukne. Upravo zbog te rijetke kombinacije čvrstoće i elastičnosti, naučnici za materijale decenijama pokušavaju da je repliciraju i prenesu u industrijsku upotrebu.

Istraživači sa Univerziteta u Kembridžu napravili su važan korak u tom pravcu, razvijajući vještački materijal koji oponaša osnovne performanse paukove svile, snagu, rastegljivost i sposobnost apsorpcije energije. Posebno intrigira podatak da je ova laboratorijski proizvedena “svila” u trenutku izrade čak 98 procenata voda. To znači da se proces u velikoj mjeri oslanja na vodu kao rastvarač, slično načinu na koji pauci prirodno proizvode niti.

Kako objašnjava inženjer za inovacije prirodnih materijala na Kembridžu, pauci su “model” zbog toga što proizvode vrhunska vlakna na sobnoj temperaturi, bez agresivnih hemikalija. Kembridžki tim je taj princip pokušao da prevede u laboratoriju koristeći hidrogel, mješavinu koja sadrži vodu, silicijum-dioksid i celulozu, povezane posebnim molekulima koji djeluju kao svojevrsni molekularni spojni elementi. Kada se iz hidrogela izvuku niti, voda u kratkom roku ispari, a ostaje snažno, rastegljivo vlakno.

Prednost ovakvog pristupa je u potencijalno “čistijoj” proizvodnji. Za razliku od sintetičkih vlakana poput najlona, koja često zahtijevaju visoke temperature i složenije postupke, ovdje se vlakna mogu praviti na sobnoj temperaturi i bez hemijskih rastvarača. Materijal je pritom i biorazgradiv, a pošto se oslanja na relativno dostupne komponente, postoji mogućnost da jednog dana bude i cjenovno pristupačniji, ukoliko proizvodnja pređe iz laboratorije u masovniji obim.

Potencijalne primjene, prema istraživačima, nalaze se svuda gdje je važna apsorpcija energije i otpornost na udar: od zaštitnih tkanina i vojne opreme, do padobrana, jedara, materijala za balone na vrući zrak, kao i kaciga za bicikle i skejtbord. Materijal je opisan i kao biokompatibilan, što otvara vrata medicinskim upotrebama poput šavova. Ipak, najveći izazov ostaje isti koji prati vještačku paukovu svilu godinama: napraviti dovoljno materijala za tržište. Tim sa Kembridža zato radi na robotskom uređaju koji bi ubrzao izvlačenje i predenje vlakana.