Nouveaux Matériaux: Une Étude Révèle Une Technologie De Matériau À Forte Adhérence Et Résistance À La Traction Des Fibres

L'équipe de l'Université Tufts aux États - Unis a été inspirée par la scène de science - fiction de Spider - Man où une toile d'araignée est tirée du poignet et a inventé une technologie capable de tirer des filaments similaires, a rapporté le dernier numéro du magazine Advanced Functional Materials.

Cette technique utilise la protéine de soie extraite du cocon de la mite de soie, qui est décomposée en composants protéiques de base après un traitement d'ébullition.Lorsque cette solution de protéine de soie est extrudée à travers une aiguille à pores fins et mélangée à un additif spécifique, elle se solidifie rapidement au contact de l'air, formant une fibre avec une forte adhérence et résistance à la traction.

Lors d'une expérience un peu plus tôt, l'équipe de recherche a découvert de manière inattendue que lors du nettoyage de la verrerie à l'acétone, une substance réticulée apparaissait au fond.Ce phénomène accidentel a aidé à résoudre certains des défis d'ingénierie rencontrés lors de la reproduction de la soie d'araignée.La solution de protéine de soie se solidifie lentement en Hydrogel semi - solide au contact de solvants organiques tels que l'éthanol ou l'acétone, mais le processus de solidification devient très rapide après l'ajout de dopamine en tant que composant adhésif.Le mécanisme d'action de la dopamine est similaire à la réaction chimique utilisée par les Bernaches marines et favorise l'adhésion solide des fibres à diverses surfaces.

Pour optimiser davantage les propriétés de la fibre, l'équipe a ajouté de la dopamine à la solution de protéine de soie, ce qui aide à accélérer le processus de transition du liquide vers le solide.Injectée à l'aide d'une aiguille coaxiale, la solution filamentaire est entourée d'une couche d'acétone qui déclenche immédiatement la coagulation dans l'air.À mesure que l'acétone s'évapore, les fibres formées se fixent immédiatement aux objets en contact.En outre, ils ont introduit le Chitosan (dérivé de l'exosquelette d'insecte) pour augmenter la résistance à la traction de la fibre jusqu'à 200 fois son niveau d'origine et permettre une adhérence environ 18 fois plus forte avec un tampon au borate.

Les fibres finalement obtenues ont un large éventail de diamètres, allant de plus fins que la soie de cheveux humains à près d'un demi - millimètre, en fonction de la taille de l'aiguille utilisée.Les fibres produites par l'appareil présentent une capacité de charge étonnante et sont même capables de soulever des objets jusqu'à 80 fois leur poids mort.Pour vérifier cela, l'équipe a réussi à montrer une grande variété d'objets utilisant cette fibre pour soulever des cocons de vers à soie, des boulons en acier, des tubes à essai de laboratoire flottant à la surface de l'eau, des scalpels partiellement enfouis dans le sable et des blocs de bois à une distance d'environ 12 centimètres.