Spider-Man w prawdziwym życiu. Naukowcy z Tufts University miotają pajęczynami jak superbohater

Urządzenie opracowane przez badaczy wystrzeliwuje włókna, które mogą unieść przedmioty nawet 80 razy cięższe od nich samych.

W internecie co jakiś czas możemy natknąć się na materiały o szumnie brzmiącym tytułach pokroju Spider-Man w prawdziwym życiu. Zobacz sam! Entuzjaści kultowego superbohatera, oczywiście ubrani w niebiesko-czerwone peleryny, wspinają się na kolejne piętra wieżowców, pokonują przeszkody i skaczą z wysokości. To, jak sprawnie wykonują parkourowe sztuczki, bez wątpienia zasługuje na uwagę. Jest tylko jeden problem – amatorzy akrobacji w zasadzie nie dysponują narzędziem, które dawało przewagę ekranowemu Peterowi Parkerowi. Tym samym są w stanie tylko (a może aż?) odwzorować jego zwinność.

Sieć pod ciśnieniem

Atrybutem czołowego protagonisty Marvela były znajdujące się pod ciśnieniem sieciowody, które nosił przy obu przegubach. Spider-Man wystrzeliwał z nich szybko schnącą ciecz, zastygającą w ułamku sekundy i przekształcającą się w mocną, elastyczną pajęczynę. Zasięg urządzenia wynosił aż 70 metrów, co ułatwiało nocne eksploracje po mieście. Jak stworzyć podobny artefakt, zachowując jego właściwości? Na to pytanie spróbowali odpowiedzieć badacze z Tufts University, amerykańskiej uczelni w stanie Massachusetts.

Hayao Miyazaki i jego stosunek do natury. Zobacz zwiastun dokumentu o założycielu Studia Ghibli!

– Jako naukowcy i inżynierowie poruszamy się po granicy między wyobraźnią a praktyką. To tam dzieje się cała magia (…) Możemy czerpać inspirację z natury, możemy nawiązywać do komiksów i sci-fi. W tym przypadku chcieliśmy dokonać inżynierii wstecznej naszego jedwabnego materiału, aby zachowywał się tak, jak pierwotnie zaprojektowała go natura i jak wyobrażali go sobie rysownicy – przekonuje prof. Fiorenzo Omenetto, inżynier biorący udział w badaniach.

Krzepnąć do postaci włókna

Największym wyzwaniem okazało się nadanie motoryki całemu procesowi. Marco Le Presti, adiunkt badawczy, zauważył, że pająki nie potrafią naturalnie wystrzelić swojej sieci. Zazwyczaj muszą fizycznie zetknąć się z powierzchnią, na której rysują linie, a następnie budują wytrzymałe struktury. U Amerykanów surowcem w pionierskim urządzeniu są dlatego lepkie włókna pochodzące z kokonów jedwabnika. Dzięki ugotowaniu w specjalnym roztworze rozkładają się na cząsteczki białka zwanego fibroiną. Ich roztwór naukowcy wyciskają przez igłę o wąskim otworze. Tak powstaje strumień, który po kontakcie z powietrzem momentalnie krzepnie. Staje się to możliwe dzięki otoczeniu przez warstwę acetonu: rozpuszczalnika o ostrym, charakterystycznym zapachu. Przydała się także dopamina, która przyspieszyła całe przeobrażenie.

Spider-Man w prawdziwym życiu. Pomogły owadzie pancerzyki

Na uwagę zasługują same właściwości pajęczyny. Badacze, którzy na co dzień pracują w laboratorium Silklab, już wcześniej wykorzystywali fibroinę do rozbudowywania nowej generacji przedmiotów. W taki sposób stworzyli mocne kleje działające pod wodą, jadalne powłoki wydłużające okres przydatności produktów spożywczych czy materiał zwiększający wydajność ogniw fotowoltaicznych. Teraz wynieśli surowiec na jeszcze wyższy poziom. Wzbogacając jego roztwór chitozanem, elementem owadzich pancerzyków na co dzień wykorzystywanym m.in. jako składnik opatrunków, nadali włóknom większą wytrzymałość i przyczepność. Tym samym utrzymają przedmioty, które są 80 razy cięższe niż one same. Taką właściwość udało się zademonstrować na przykładzie śrubek, drewnianego klocka oraz skalpela chirurgicznego.

Ze szczegółowym opisem procesu badawczego można zapoznać się na łamach specjalistycznego periodyku Advanced Functional Materials.