Pavoučí tkanina. Existuje pavoučí hedvábí? Heavy Duty Spider Silk – moderní přístup

Číňané byli první, kdo zahájil experimenty s výrobou pavučin. A tohle se jim povedlo. Svou extrémně pevnou a odolnou tkaninu nazvali tong-hai-tuan-tse, lépe ji známe pod názvem „satén východního moře“.

Ale nezávisle na Číňanech a v myslích Evropanů přišel na mysl tak skvělý nápad, jako je výroba látky z pavučiny.

Dochovaly se historické záznamy, že v březnu 1665 byly louky a ploty u saského města Merseburg pokryty velkým množstvím pavučin neznámých pavouků a ženy z okolních vesnic si z nich vyráběly stuhy a různé ozdoby. O něco později se lidé naučili tkát látku z pavučin - neuvěřitelně tenké a velmi drahé. Pouze pro VIP. Jakmile parlament města Montpellier daroval francouzskému králi Ludvíku XIV. ty nejkvalitnější punčochy a rukavice utkané z hedvábných vláken francouzských pavouků.

Stejný skvělý dárek dostal i trendsetter v tehdejší Francii, samotná Josephine Beauharnais – Napoleonova milovaná.

Možná, že na obraze Guillauma Letiera mačká královská Josephine v ruce přesně rukavice z pavoučího hedvábí?

Téměř o století později slavný francouzský přírodovědec Orbigny provozoval brazilské pavouky v pantalonech ze sítě brazilských pavouků. Nosil je dlouho, ale neopotřebovaly se. V nich se Orbigny zúčastnil zasedání Francouzské akademie věd. Francouzskou akademii ale pantalony s pavučinou nepřekvapily: takové kuriozity už viděla a dokonce diskutovala o tom, zda stojí za to doporučovat pavučiny tkalcovskému průmyslu jako přízi pro hedvábné tkaniny.

Akademie zvolila komisi, která měla podrobně prozkoumat reálnost a ziskovost pavoučího hedvábí a předení hedvábí. Réaumurovi, členovi této komise, se pavučina docela hodila pro průmyslovou výrobu, ale usoudil, že místní, francouzští, pavouci neupletou potřebnou délku nití. Spočítal (velmi úzkostlivě), že k získání jedné libry pavoučího hedvábí by bylo potřeba zpracovat 522-663 pavouků. A průmyslová výroba si vyžádá hordy pavouků a mračna much, které je budou krmit – víc, než lítají nad celou Francií. "Nicméně," napsal Reaumur, "snad bude časem možné najít pavouky, kteří dávají více hedvábí než ti, kteří se obvykle vyskytují v našem státě."

Takoví pavouci byli brzy skutečně nalezeni v panenských lesích Madagaskaru. Cestovatelé říkali, že jeden pavouk za měsíc snadno vytáhne tři nebo čtyři kilometry těch nejjemnějších vláken. Nit je tak tenká, že je prakticky neviditelná, ale neuvěřitelně pevná - korková přilba na ní bude viset a nezlomí se; ptáci se do něj zapletou a zemřou, neschopní přetrhnout tenkou nit!

Tito úžasní pavouci se jmenovali Nephils. Příroda nešetřila barvami ani vlohami nezbytnými pro tkalce a štědře je obdařila nefilem. Zlatý lesk nití dal těmto pavoukům další neoficiální jméno - zlatotkalci.

Již v našich dnech byla experimentálně testována síla pavouka nefilního. Nit o tloušťce jedné desetiny milimetru pojme 80 gramů (nitě bource morušového jen 4-15 gramů). Je tak elastický, že se natáhne skoro do čtvrtiny délky a netrhá se. Pavučina zlatá nephila je překvapivě vzdušná a lehká; při stejné síle je mnohem tenčí než nit z bource morušového a při stejné tloušťce je mnohem pevnější. Síť pro přízi se sbírá z nefilních nástrah nebo se odvíjí jejich vaječné zámotky. Lepší je ho ale vytáhnout rovnou z pavouka, který je vložený do krabičky - trčí z něj jen špička břicha s pavučinovými bradavicemi. Elastické nitě se vytahují z bradavic stejným způsobem, jako se odvíjí kokon. Tímto způsobem lze od jednoho pavouka získat asi čtyři tisíce (4000!) metrů hedvábné nitě za měsíc. Pro srovnání, nit vypletená z kukly bource morušového může být v závislosti na jeho plemeni dlouhá tři sta až pět set metrů.

Nejvynalézavějším experimentátorem se ukázal být jistý opat Kambue. Při zkoumání morušových možností madagaskarské pavoučí galaby dokázal tento vynalézavý muž svou práci zdokonalit natolik, že živé pavouky „připojil“ v ​​malých zásuvkách přímo ke speciálnímu tkacímu stroji. Stroj vytahoval nitě z pavouků a hned z nich utkal to nejjemnější hedvábí.

Pokud nasbíráte velké množství tohoto pavoučího „zlata“ a vyrobíte z něj hedvábné nitě, můžete utkat to nejunikátnější plátno přírodní zlaté barvy. A to je přesně to, co designéři Simon Peers a Nicholas Godley dělali poslední tři roky.

Jejich studio se nachází v Antananarivo, hlavním městě Madagaskaru. Za pomoci asi 80 místních řemeslníků utkali a ušili ze „zlatého“ pavoučího hedvábí módní pelerínové šaty, dnes největší výrobek tohoto unikátu. přírodní materiál... Tři roky (podle některých zdrojů pět let), statisíce pavouků tkajících koule a mnoho metrů neocenitelné pavučiny potřebovala iniciativní skupina k realizaci svého kreativního projektu. Výsledek předčil všechna očekávání.

Předem podotýkám, že pavouky nikdo nemučil ani netýral, sbírali je speciálně vyškolení lidé a umístili do podmínek blízkých přírodním. Vzhledem k tomu, že pavouci mohou dát omezené množství zlaté sítě za sezónu, byli okamžitě vypuštěni do přírody, jakmile sezóna skončila, a přijala novou várku zlatých sítí. Mimochodem, samice mantovky zlaté jsou extrémně agresivní mladé dámy, i když nejsou jedovaté. Mohou na sebe útočit, nebo dokonce jíst svůj vlastní druh, takže čas od času pomocníci designu zodpovědní za chov zlatonosného hmyzu své svěřence minuli, ale takový je přirozený výběr, nepředvídatelný a krutý.

Po nasbírání potřebného množství zlaté příze se speciálně vyvinutou technikou stočila do nití a následně se tkalo plátno, také podle doporučení, která se dochovala z 19. století, kdy se šaty pro členy královských rodin, panovníků z madagaskarských provincií, byly utkány z pavoučího hedvábí.

Díky nejtenčí a nejlehčí hedvábné niti, kterou pavouci vytvořili, byla váha plátna jen něco málo přes kilogram. Látka byla vyšita symbolickým vzorem s motivem pavouka a hotové pelerínové šaty vyrobené z této vzácné látky jsou k vidění ve Victoria and Albert Museum v Londýně. Přestože se jeden metr čtvereční látky z pavoučího „zlata“ odhaduje na 500 tisíc dolarů, jedinečný outfit nelze prodat.

Pojďme snít o stavu beztíže pletená halenka, pevná jako neprůstřelná vesta. Z jaké vlákniny si myslíte, že ji můžete vytvořit? Nikdy neuhodnete! Taková halenka bude pletená z vytvořené příze z webu!

Pavouci tkají sítě pro odchytové sítě a útulné norky. Mladí pavouci se vydávají na pavučině za dobrodružstvím daleko. A lidé se po staletí snaží naučit používat web pro své potřeby.

Staří Číňané vytvářeli hedvábí z pavučiny, Král Slunce měl punčochy a rukavice uvázané z pavoučího hedvábí, francouzský přírodovědec d'Orbigny se bavil v pavučinových pantalonech.

Tkanina je pevnější než ocel, je lehká a elastická a skládá se z proteinových molekul. Tkanina se může, aniž by se roztrhla, natáhnout na 40 % své délky a je tak lehká, že libra pavučiny je více než dost na to, aby se obtočila kolem zeměkoule.

Bylo také prokázáno, že pavučiny mají antiseptické vlastnosti a podporují hojení ran. Velcí pavouci rodu Nefila jsou proslulí spřádáním obrovských sítí o průměru až 8 metrů, které používají rybáři z polynéských ostrovů k lovu ryb. Na fotografiích právě vidíte tyto pavouky a jejich sítě.

Proč se tedy příze s tak úžasnými vlastnostmi nedostala na pulty? Pavouci se pro svou dravost chovají v zajetí jen velmi obtížně, pokud uvažujete o založení pavoučí farmy, možná se po čase vaši mazlíčci prostě sežerou navzájem. Navzdory potížím se však najdou odvážlivci vytvářející pavoučí farmy a japonští vědci slibují, že produkty vytvořené z webu brzy uvolní.

A přesto, přes všechny potíže a cenu práce, hotové věci z pavoučího hedvábí existují. Podívejte se na plášť, který Simon Pearce a Nicholas Goodley představili všem na výstavě v Londýně.

Na tento moment jde o největší výrobek z pavoučího hedvábí na světě a řemeslníci na jeho vzniku pracovali přes čtyři roky. To vyžadovalo shromáždit síť více než milionu pavouků.

Američtí armádní a policejní důstojníci nosí těžkou a tvrdou neprůstřelnou vestu pro ochranné účely, která je schopna poskytnout odpovídající úroveň ochrany. Hedvábí madagaskarského pavouka je však 10krát pevnější než kevlar, materiál používaný ve většině neprůstřelných vest.

Pokud by bylo možné vymyslet způsob výroby pavoučího hedvábí v průmyslovém měřítku, pak by neprůstřelná vesty byla vyrobena z lehkého odolného materiálu, který spolehlivě ochrání tělo před kulkami a šrapnely.

Po několika desetiletích, kdy byly provedeny první experimenty v této oblasti, mají vědci konečně skutečnou příležitost najít způsob, jak z pavoučího hedvábí vyrobit ochranné brnění.

Kromě toho, že tento nápad vypadá velmi novátorsky, z něj také vyplývá, že vojáci a policisté budou vybaveni ultralehkou flexibilní a těžkou neprůstřelnou vesty, která účinně odolá kulkám, které zasáhnou tělo. Američtí vojáci dnes nosí těžké, objemné ochranné prostředky. Obvykle se jedná o extrémně těžké vesty s nejméně dvěma keramickými pláty určenými k ochraně proti střepinám z granátů a kulek. horní část tělo vojáka.

Princip fungování pevného pancíře spočívá v tom, že síla odporu jeho povrchu je ekvivalentní síle nárazu střely. Čím větší ochranu však brnění poskytuje, tím těžší a nepohodlnější bude vesta. Nejlehčí neprůstřelná vesty dokáže ochránit pouze před malorážným projektilem, jehož nárazová síla je poměrně malá. Úroveň ochrany pevného brnění lze zvýšit přidáním dalších ochranných plátů.

Přestože jsou osobní ochranné prostředky velmi důležité, v pokynech pro policisty se často objevují připomínky, že u policisty bez neprůstřelné vesty je 14x vyšší pravděpodobnost, že bude zabit výstřelem. Policisté si musí vybrat mezi hbitostí, volností pohybu a schopností být zasažen kulkou.

Vojáci ve válečných zónách nosí každý den neprůstřelné vesty, zatímco policisté v méně rizikových situacích často preferují pohodlí a lehkost středně chráněného brnění. Střela při srážce s povrchem neprůstřelné vesty zanechá na těle tzv. volně prodejné poranění, které rozloží sílu nárazu do všech rovin těla, v důsledku čehož nedojde k zaostření. v jednu chvíli. Měkké látkové brnění zpomaluje let kulky nebo šrapnelu kvůli přítomnosti více vrstev nebo propletených vláken, která působí jako rybářská síť na pavučinu.

Lehká flexibilní zbroj s vysokou úrovní ochrany, která je vlastní neprůstřelným vestám vojáků speciálních jednotek, byla donedávna pouze snem.

Kevlarová měkká pancéřová tkanina DuPont je považována za pětkrát pevnější než ocel a je široce používána policisty. Síla pavoučího hedvábí je však stále vyšší než u jeho umělých protějšků a po několik desetiletí se vědci pokoušeli vytvořit brnění ve stylu pavoučího muže.

Vědci se kolo po kole snaží sestavit pavučinu, která je lehčí a zároveň třikrát pružnější než kevlar, ale také pětkrát pevnější než průmyslová ocel. Navzdory své velikosti a hmotnosti má pavoučí hedvábí přirozenou schopnost odolávat silným nárazovým silám.

V loňském roce provedla skupina německých vědců z Heidelberského institutu pro teoretické vědy výzkum s cílem určit složky mechanismu, kterým se pavoučí hedvábí stává tak silným. Při výrobě tkaniny z pavoučího hedvábí existují dva klíčové kroky: měkký viskózní gel, který se nejprve nachází v břišní dutině pavouka, poté se změní ve velmi silnou nit, když gel opustí pavoučí tělo. Výsledky studie publikované v Biophysical Journal naznačují, že složky, které hedvábí dodávají jeho pružnost, také přispívají k tomu, že se nit stává extrémně pevnou. A i když se na první pohled zdá, že využití vlastností pavoučího hedvábí pro vlastní účely není proveditelným úkolem, přesto je drahý cíl stále velmi vzdálený a na cestě k němu se neobejde bez vážných potíží.

Mezi výzvy, kterým vědci čelí, se nazývá potřeba určit genom ideálního pavoučího hedvábí, stejně jako najít metodu, která by umožnila syntetizovat proteinový prvek, který produkuje hedvábí, a také způsob výroby takového proteinu. prvek v požadovaných množstvích.

Poměrně dlouhou dobu byl předmětem zkoumání zástupce nejnebezpečnějších pavoukovců - černá vdova, jejíž pavučina je výchozím materiálem brnění, jehož pevnost je vyšší než kevlar a ocel.

Při chovu pavouků však vědci čelili jednomu problému: pavouci spolu nemohli vycházet a byli neustále v nepřátelství, neprodukovali dostatek materiálu. V roce 2007 vědci z Kalifornské univerzity oznámili, že odhalili tajemství genomu hedvábí černé vdovy a dále hodlají do rostlin rajčat zavést uměle vytvořené geny, které by podle jejich názoru mohly vést k tomu, že rajčata produkují pavouka hedvábí.

Rostliny rajčat, zrna, bakterie, kvasinky a dokonce i kozy – to vše spolu s technickými prostředky bylo v určité době používáno při pokusu přeměnit pavoučí gel na pevná vlákna.

Hedvábí produkují jemné hedvábí, ale mají obrovský přirozený potenciál vyrobit až jeden kilometr hedvábí za pár dní. V roce 1999 Rajamangala Institute of Technology v Thajsku oznámil, že byla vytvořena neprůstřelná vesta, která používala běžné pavučiny a nevyžadovala velké výrobní náklady. Během testování dokázalo 16 vrstev hedvábí zastavit kulku ráže 9 mm a vesty vyrobené z tohoto materiálu úspěšně poskytovaly ochranu proti nábojům vypáleným ze zbraní ráže .22.

Nedávný průlom v této oblasti přichází z University of Wyoming a jejich výzkum se objevil v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. Podle zveřejněných informací se vědcům podařilo geneticky modifikovat bource morušového, aby vyvinuli směs červa a pavouka, která je silná jako pavoučí hedvábí.

Věří se, že svatý grál pavoučího hedvábí bude nalezen, až bude odhaleno tajemství genomu madagaskarského pavouka, jehož pavučina je 10krát silnější než kevlar, takový objev by umožnil stavbu továren na výrobu hedvábí. Madagaskarské pavoučí hedvábí je považováno za nejodolnější materiál, který na planetě existuje, je 100krát pevnější než jakékoli jiné hedvábí.

Tento pavouk byl loni objeven na Madagaskaru, jeho síť může dosáhnout průměru 25 metrů, tento materiál je extrémně elastický a jeho schopnost odolat síle dopadu kulky je třikrát větší než kevlar.

Padáky, airbagy, sportovní oblečení, rybářské sítě – seznam možných využití pavoučího hedvábí pokračuje.

V současné době se provádí výzkum pro jeho použití pro lékařské účely - v chirurgických stehech pro stehy, silné umělé šlachy a vazy a také další klouby pro obnovu nervových tkání, které využívají elasticitu hedvábí.

Shrneme-li všechny v současnosti známé informace o hedvábí madagaskarského pavouka, můžeme říci, že použití takového materiálu v policejní zbroji způsobí revoluci ve vybavení policistů.