فناوری جدید الکترو ریسندگی نانو الیاف با الهام از طبیعت

عنکبوتی که تارهای نانومقیاس دارای الکتریسیته ساکن تولید می‌کند

کد خبر : 873 پنج شنبه 09 بهمن 1393 - 13:59:17

عنکبوتی که معمولا در مراکز باغ‌های بریتانیا یافت می‌شود، دیدگاه تازه‌ای در مورد چگونگی تنیدن الیاف فوق العاده طولانی و قوی تنها با ضخامت چند نانومتر ایجاد کرد.

سیناپرس :این نوع عنکبوت به جای استفاده از قطره‌های چسبناک با شانه کردن تارهای خود توسط کرک‌های پاهای عقبی‌اش آنها را دارای الکتریسیته ساکن می‌کند تا شکار را جذب تور خود کند. اکثر عنکبوت‌ها تار‌های ابریشمی با ضخامت چند میکرومتر را می‌تنند، اما عنکبوتی به نام «بافنده توری پا پشمی» یا «اولوبوروس پلامپیز» می تواند تارهایی در مقیاس نانو ببافد. به تازگی گروهی از پژوهشگران دانشگاه آکسفورد ادعا کردند که به درک نحوه عملکرد نانومقیاس این عنکبوت نزدیکتر شده‌اند. یافته‌های آنها می‌تواند منجر به ابداع فناوری‌هایی شود که راه‌اندازی صنعت نخ‌ریسی نانومقیاس تجاری را ممکن کند.

این تحقیق توسط کاترین کروننبرگر و فریتس ولرث از گروه جانورشناسی دانشگاه آکسفورد انجام شده است و نتایج آن در مجله زیست‌شناسی بایالجی لترز گزارش شده است.

عنکبوت اولوبوروس برای گرفتن شکار، به جای استفاده از قطره‌های چسبناک روی تارهایش از یک روش بسیار قدیمی می‌کند. تارهای خشک این شکارچی از هزاران رشته در مقیاس نانو ساخته شده اند که تصور می‌شود برای ایجاد این طناب‌های شکار کرکدار از بار الکتریکی استفاده می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه آکسفورد برای کشف اسرار نانو الیاف این عنکبوت، اولوبوروس‌های ماده بزرگسال را از مراکز باغ نیوهمشایر در انگلستان جمع آوری کردند. سپس از آنها در زمان انجام عمل بافتن تار عکس و فیلم گرفتند و از سه روش میکروسکوپی مختلف به بررسی اندام تولید کننده ابریشم در آنها پرداختند. از موارد جالب توجه در این بررسی وجود اندام کریبِلم در این نوع عنکبوت بود. کریبلم یک اندام اضافی برای نخ‌ریسی باستانی است که در بسیاری از عنکبوت‌ها وجود ندارد و متشکل از یک یا دو صفحه کاملا پوشیده در نازل خروجی ابریشم کوچک است که در قسمت جلویی عنکبوت قرار دارد و تعداد زیادی حفره‌ ریز روی آن وجود دارد.

دکتر کاترین کروننبرگ از گروه جانورشناسی دانشگاه آکسفورد و نویسنده اصلی مقاله مربوط به این تحقیق می‌گوید: « اولوبوروس بر روی کریبلم خود غدد منحصر به فردی از بین کوچکترین غدد ابریشم هر عنکبوت دیگری دارد، که باعث می‌شود عملکرد فوق العاده بهتری در کرکهای موجود روی تارهای شکاری‌اش داشته باشد. ماده خام ابریشم از طریق مجاری فوق العاده باریک و بلند نازل کوچک بافندگی یا spigots عبور می‌کند. نکته مهم این است که به نظر می‌آید ابریشم درست قبل از بیرون آمدن از نازل تشکیل می‌شود و به صورت منحصر به فردی در اسپیگاتز عنکبوت پدیدار می‌شود.»

کریبلم اولوبوروس از هزاران واحد کوچک تولید کننده ابریشم پوشیده شده است که شامل مجاراهایی با طول میانگین 500 نانومتر واسپیگاتزهایی با قطر حدود 50 نانومتر می‌شوند.

پروفسور فریتز وارث نویسنده دیگر مقاله می‌گوید: « تنزیب نواری ساخته شده از هزاران رشته، خارج‌شونده از این اسپیگاتز‌ها به طور مرتب توسط عنکبوت روی الیاف هسته تارهای شکار شانه می‌شود. عنکبوت این کار را با استفاده از موهای موجود در پاهای عقبی‌اش انجام می‌دهد. این شانه کردن یا در واقع کشیدن شدید تارها الیاف را باردار می‌کند و تعامل الکترواستاتیکی ناشی از این فرایند ترکیبی ریسندگی منجر به ایجاد فواصل منظم و پشم مانند توری می‌شود که تارها را می‌پوشاند. علاوه بر بار اعمال شده در هنگام نخ‌ریسی، نازکی فوق‌العاده هر رشته باعث ایجاد چسبندگی وان‌دروالسی می‌شود که همین باعث چسبندگی فوق‌العاده توری می‌شود.»

الیاف پلیمری مصنوعی و مرسوم توسط فرایند روزن‌رانی داغ مذاب تولید می‌شوند که به طور معمول قطری در حدود 10میکرومتر یا بیشتر دارند. اما از آنجا که قطر نخ با استحکام رشته در ارتباط است، فناوری که بتواند تولید تجاری رشته‌های نانو مقیاس را ممکن کند تولید الیاف مستحکم‌تر و طولانی‌تر را نیز امکان‌پذیر خواهد ساخت.

ولرث می‌گوید: « مطالعه این عنکبوت درک ارزشمندی از چگونگی ایجاد کردن رشته‌های نانو مقیاس در اختیار ما قرار داد. اگر بتوانیم ترفند دقیق الکترو ریسندگی نانو الیاف توسط این عنکبوت را بازسازی کنیم در آنصورت قادر خواهیم بود راه را برای نوع جدیدی از فناوری پردازش پلیمر کارآمدتر و همه‌کاره هموار کنیم.»

 

منبع

هرگونه کپی برداری و انتشار مطالب از خبرگزاری بدون ذکر منبع پیگرد قانونی دارد.
نظرات شما

نظرات شما

متن *

[کد امنیتی جدید]