Материалът на нишките на мрежата има полупроводникови свойства

Отворете записването

В света на животните

На живо

Подобни публикации

scala 10 май 2011 г., 20:39 ч

ЖЕСТОКО 16 май 2009 г., 22:29 ч

Най-високо оценен

Вицове и хумор179367.98
Интересно143442.27
Неизвестен98305.46
И отново НОВИНИ93635.13
proGames69492.58

Учените са установили, че материалът на нишките на мрежата има "полупроводникови" свойства по отношение на звука.

Отдавна знаем, че мрежата е наистина невероятен материал, но учените продължават да откриват още по-невероятни свойства и характеристики в тези най-фини копринени нишки.

Например, наскоро международен екип от изследователи установи, че мрежите споделят полезни свойства с полупроводниците. Въпреки това, вместо да работи с електрони, той може да се използва за манипулиране на звук и топлина.

Изследването на материала, от който паяците тъкат своите мрежи, проведено от изследователи от университета Райс, може да послужи като основа за създаването на изкуствени материали с редица уникални свойства, които ще им позволят да контролират разпространението на звукови вибрации, топлинни вълни и други процеси, базирани на квазичастици, наречени фонони. Устройствата, направени от такива материали, ще контролират гореспоменатите трептения по същия начин, по който електронните полупроводникови вериги контролират потока от електрони.

Резултатите от проведените изследвания показват, че материалът от паяжината коприна има аналог на полупроводниковата забранена зона по отношение на фононите, акустичните квантифлуктуации. Това от своя страна означава, че този материал може да блокира разпространението на фонони с определена честота, действайки по начин, подобен на електронната забранена лента, която позволява само на електрони с определена енергия да преминат през прехода.

Все още не е ясно как паяците използват такива необичайни свойства на материала на мрежата, но за хората с развито въображение изобщо не е трудно да намерят практическо приложение на такъв материал. „Полимери с подобна структура могат да се използват за направата на фононни вълноводи, като нов тип акустична или термична изолация и други“, казва Дийн Едуин Томас, учен от университета Райс.

Коприненият материал има йерархична структура, състояща се от протеини, които се сгъват в кристали и плоски "листове". Тези твърди кристали са свързани помежду си с по-меки аморфни вериги. Разтягането на тези вериги променя разстоянието и относителната позиция на кристалите, което ви позволява да промените акустичните свойства на коприната, просто чрез разтягане или компресиране на нейните влакна.

Всичко това дава възможност да се контролира ширината на фононната забранена лента и да се промени диапазонът от честоти, които ще или няма да се разпространяват през това влакно. Този ефект може да се използва за създаване на акустични аналози на транзистори, въз основа на които можете да създадете по-сложни схеми, които обработват и управляват акустични или топлинни сигнали.

Експериментите показват, че когато акустичните вълноводи, изработени от паяжина, се компресират, скоростта на разпространение на фонони в тях намалява с 15 процента, но лентата на блокираните честоти се разширява с 31 процента.

Когато коприненото влакно беше разтегнато, скоростта на фононите се увеличи с 27процента, а честотната лента се стеснява с 33 процента. За сравнение, при обикновена коприна, която не е подложена на механично натоварване, забранената лента е с честота 14,8 гигахерца, а ширината й е 5,2 гигахерца.

„Има много изследвания върху влакна от изкуствени полимерни материали, например найлон, но за нито един от тези материали не е установено, че има пропускаща акустична лента“, казва Дийн Едуин Томас.

Не е ли красив!

И още малко интересни неща!

Изкуствена кожа, подсилена с плат, е в състояние да издържи удар от куршум.

Материалът, от който паяците тъкат своите въздушни мрежи, не изглежда особено издръжлив. Но все още е четири пъти по-здрав от кевлара, материал, използван за направата на бронирани жилетки и други защитни екипи. И, използвайки тази паякова "коприна", учените са създали проби от изкуствена кожа, подсилена с нея, която може да издържи на куршум от пистолет.

При тестовете куршумът летя само с половината от номиналната си скорост. За съжаление, такава изкуствена кожа не е в състояние да спре куршум, летящ с нормална скорост. Честно казано, трябва да се отбележи, че пробите от изкуствена кожа, "подсилени" с влакна от обикновена коприна, получени от копринена буба, не са в състояние да спрат куршум дори при половината му скорост.

За да създадете такава "непробиваема" кожаизискваше усилията на международен екип. Първо, за получаване на влакното са използвани копринени буби, които са генетично модифицирани за производство на коприна, която не се различава по състав от тази на паяжината. Операциите по получаване на влакното и неговото изтегляне са извършени от изследователи от университета на Юта. Получените пашкули били изпращани в Южна Корея, където били разплитани и изплитани на нишки, от които се тъкала тъкан в Германия.

Тъканта от паяжина е покрита с изкуствени кожни клетки, които са проектирани и отгледани в Медицинския център на университета в Лайден в Холандия. След пет седмици инкубация в специална камера, изкуствената "бронирана" кожа беше готова за тестово изпичане.

В допълнение към факта, че тези изследвания представляват интерес в областта на материалознанието, те имат много реални практически приложения. Първо, такава изкуствена кожа може да се използва за имплантиране и замяна на участъци от обикновена кожа, които са били повредени от пожар или химикали. Второ, такава изкуствена кожа в бъдеще може да се превърне в обвивка от изкуствени организми и биотехнически системи, например биологични андроидни роботи.