Создан наноматериал со структурой паучьего шелка

Группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT) под руководством Гарета Маккинли (Gareth H. McKinley) создан новый сверхпрочный искусственный полимерный материал. Интересно то, что они его сделали по модели паучьего шелка.

«Если при большом увеличении посмотреть на структуру паучьего шелка, то вы увидите, что он наполнен множеством очень маленьких кристаллов», — говорит профессор Маккинли. Именно благодаря этим частичкам наноразмеров паучий шелк и получает удивительную прочность (об этой особенности паучьего шелка мы ранее упоминали в нашей публикации).

В своих опытах ученые решили воспроизвести такую структуру в материалах, которые они собрались сделать самостоятельно из полимеров. Предыдущие эксперименты в этой области были неудачными, так как исследователи просто смешивали вещества в определенном соотношении. Однако на этот раз было решено учесть не только свойства примеси, но и форму ее частиц.

Сначала экспериментаторы поместили глиняные пластинки толщиной всего в 1 нанометр и диаметром в 25 нанометров в воду. Затем в получившейся смеси они постепенно заменили воду на другое вещество, растворяющее полиуретан. После они растворили в этой смеси полиуретан и удалили из нее растворитель. В итоге был получен наноматериал, который обладает, как и ожидали исследователи, очень высокой прочностью.

Важно то, что структура этого материала очень хаотична, из-за чего его прочность оказалась одинаково высокой в различных направлениях. Существенно также и то, что при определенных нагрузках материал практически не деформировался, даже при повышении температуры до 150 градусов по Цельсию.

Как заметили ученые, материалы такого рода особенно удачно могут использоваться при разработке сверхлегких мембран, для изоляции газообразных веществ друг от друга, а также для изоляции материалов, применяющихся в топливных элементах. Также исследователи сказали о значимости их разработки для военной промышленности.

Результаты исследования напечатаны в журнале Nature Materials.

Мembrana