29 февраля 2020, суббота, 08:00
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Морские губки могут стать прототипом для нового поколения бронежилетов

Скелетная решетка морских губок подсказала идею создания нового материала для бронежилетов
Скелетная решетка морских губок подсказала идею создания нового материала для бронежилетов
Wikimedia Commons

Морские губки обладают уникальной структурой, которая позволяет им быть гибкими и при этом чрезвычайно прочными, делая эти организмы практически недоступными для хищников. Их пронизанное системой каналов тело состоит из двух слоёв, между которыми располагается студенистое вещество – мезоглея. В мезоглее присутствуют всевозможные клетки и структурные образования, в том числе и так называемые спикулы, которые образуют внутренний каркас – своеобразную скелетную решётку губки. Интересно, что систематика губок основана именно на составе и пространственном строении спикул.

Скелет этих примитивных многоклеточных организмов может быть органическим, неорганическим или смешанным. Спикулы чрезвычайно разнообразны по форме. Среди них встречаются как одиночные «иглы», так и сложные одно-, трёх-, четырёх- и многоостные структуры. При срастании они образуют решётки различного типа – фаретронные, диктиональные или листицидные. По химическому составу спикулы подразделяются на две группы: кремнеземные (состоящие из оксида кремния) и карбонатные (из карбоната кальция) — кальцитовые или арагонитовые. Объединяясь,  минеральные иголочки спикул «склеиваются» особым органическим веществом, близким по составу с шёлком и роговыми образованиями млекопитающих – спонгином. Иногда спонгин обволакивает спикулы снаружи.

Благодаря своему строению и составу скелетная решётка губки очень лёгкая, жёсткая и колючая. Подражая природному шедевру, исследователи из Университета Йоханна Гутенберга в Майнце (Johannes Gutenberg-Universität Mainz) из Института полимерных исследований Макса Планка (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) смоделировали и создали искусственный гибридный материал с такими же качествами. Он почти на 90% состоит из минеральных веществ, однако при этом сохраняет удивительную гибкость.

Немецкие исследователи под руководством Вольфганга Тремеля (Wolfgang Tremel) и Ганса-Юргена Батта (Hans-Jürgen Butt) использовали для своего материала кальцит в виде аморфного карбоната кальция и силикатеин-α. Последнее вещество представляет собой белок кремниевых морских губок, который позволяет им выращивать силикатный скелет, катализируя процесс образования оксида кремния.

Нанометровый размер «кирпичиков» кальцита и значительное расстояние между ними в структуре искусственной спикулы предотвращают ее разрушение при экстремальном сгибании

Новый материал буквально образовывался сам собой из аморфного карбоната кальция и силикатеина, который был также необходим для управления самоорганизацией спикул из кальцита. Далее ему позволяли нарасти на протяжении шести месяцев. По истечении контрольного срока учёные получали кристаллический материал из синтетических спикул. В конечном итоге каждая из них состояла из нанокристаллов кальцита, выстроенных наподобие кирпичной стены, где в роли цемента выступает белок. Размер спикул составлял 10-300 мкм в длину и 5-10 мкм в диаметре.

Согласно данным, опубликованным в журнале Science, синтетический материал оказался в 10 раз более гибким, чем природный аналог. Например, искусственные спикулы способны принимать U-образную форму без каких-либо повреждений в структуре. А среди вторичных по важности свойств исследователи выделяют их способность пропускать световые волны даже в согнутом состоянии.

Авторы сообщают, что особенная гибкость спикул делает практически невозможным их срезание ножом. А в сочетании с лёгкостью и жёсткостью новый материал имеет большие перспективы, например, при создании бронежилетов.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.