Když sledujete pavouky a to, jak se spouští na svých pavučinách, určitě jste si někdy řekli, jak to, že se na hedvábném vlákně drží rovně a "slaňují" tak elegantně. Nezamotávají se a netočí se v ose z jednoduchého důvodu. Pavoučí hedvábí má zvláštní schopnost, že se nekroutí a nemotá. Vědci tyto vlastnosti vlákna, které by se daly komerčně využít, začínají podrobně zkoumat.
Nový příspěvek ke studii pavoučích sítí zveřejnily Applied Physics Letters. Na výzkumu se podíleli vědci z Číny a Velké Británie. Zjistili, že na rozdíl od lidských vlasů, kovových drátů a syntetických vláken pavouk vlákna vymotává jiným způsobem, a to tím, že se jeho tělo zkroutí či smrští. Rozmotávání pavučiny pak rozptýlí energii, která by pavouka mohla roztočit ve spirálovitém směru nebo kolem jeho vlastní osy.
Vlákno má pak zcela jiné vlastnosti než třeba umělé vlasce, které se kroutí. "Pavoučí hedvábí se velmi liší od běžných materiálů," říká Dabiao Liu z Huazhong University of Science and Technology. "Zjistili jsme, že vlákno z pavučiny se téměř nepohybuje, takže nyní chceme vědět proč."
Pochopení toho, proč se vlastnosti vlákna pavouků při rozvíjení nemění, je důležité i pro komerční využití. Podobné vlastnosti by se daly využít třeba u houslových nástrojů nebo u padákových sňůr. "Pokud bychom pochopili, jak takového efektu pavouk dosáhne, pak bychom mohli tyto vlastnosti promítnout například do syntetických vláken," potvrzuje David Dunstan z Queen Mary University v Londýně.
Pavoučí vlákna jsou neuvěřitelně pevná a odolávají kroucení
Pavoučí vlákna mají ohromnou sílu
Pavoučí vlákna zaujaly vědce také proto, že mají opravdu velkou sílu a pevnost. Obdivuhodná je také jejich vlastnost natahování a produkování tepla. Nyní se vědci věnovali hlavně tomu, jak to, že nedochází k jejich kroucení.
K výzkumu použili takzvané torzní kyvadlo, kterým se měří moment setrvačnosti. Od chycených pavouků získali prameny vláken a ty byly zavěšeny do vnitřku měřicího válce. Válec zároveň vlákno izoluje od negativních vnějších vjemů a udržuje prameny v konstatní vlhkosti. Vlákna pak zkroutil otočný talíř, přičemž vysokorychlostní kamera zaznamenávala kmity vláken tam a zpět během stovek takovýchto pokusů.
Vlákna deformuje pavouk
Vědci zjistili, že svá vlákna deformuje sám pavouk, když se před jejich rozvitím zkroutí. To uvolňuje více než 75 % energie a oscilace vlákna se rychle zpomalí. Po zkroucení se pavouk na vláknech částečně "zacvakne", a tím je napíná. Toto neobvyklé chování pavouků má ve finále co dočinění s komplexní fyzickou strukturou vláken.
Ta se skládá z jádra a vícenásobných fibril (mikrovláken, jež je ještě možné zachytit ve světelném mikroskopu) vně své struktury. Každé vlákno navíc obsahuje segmenty aminokyselin. Podle vědců torze, tedy ono kroucení pomocí talíře, způsobí, že se materiál vláken natáhne jako elastický a srovnává vodíkové vazby. Ty pak spojují řetězce, které se deformují jako například plast. Vnějšek vláken se může znovu narovnat, ale tyto řetězce zůstávají částečně deformovány. Kyvadlo tyto změny vykazuje ve snížené vlhkosti vláknových kmitů.
Výzkumy pavoučích vláken každopádně nadále pokračují, neboť stále nevíme vše. Předmětem zkoumání bude nadále to, proč vlákna pavouků reagují na točení tímto způsobem, jak si během torze udržují tuhost, jak moc velký vliv má na vlastnosti vlákna vlhkost a jakou měrou pomáhá rozptylovat energii vzduch.
foto: Shutterstock, zdroj: ScienceDaily.com
