Spinnen en rupsen zijn in staat om met dunne draadjes enorm sterke constructies te bouwen. Neem bijvoorbeeld het zijde van de zijderups: sterker dan staal. Het geheim? Dat is nu door wetenschappers ontdekt en onthuld. Watch and learn van de spin en zijderups!
Wetenschappers hebben met behulp van computermodellen de structuur van moleculen in zijde vastgesteld. Ook de beweging en interactie van moleculen kon met behulp van de computer worden achterhaald. Met deze resultaten konden de wetenschappers de moleculaire eigenschappen van het materiaal in kaart brengen en de kracht van zijde vaststellen.
Verbinding
Zijde is heel sterk en tegelijkertijd flexibel: het kan gebogen en uitgerekt worden, zonder dat het breekt. Wetenschappers ontdekten dat dit alles te maken heeft met een ongebruikelijke combinatie van atoomverbindingen. Los van elkaar zijn deze heel zwak, maar samen zijn ze ijzersterk.
Bèta-sheet
Zijde bestaat uit proteïnen, een deel van deze proteïnen is in staat om dunne, vlakke kristallen te vormen, ook wel bèta-sheets genoemd. Deze kristallen worden bijeengehouden door een waterstofverbinding. Dat is een heel zwakke chemische verbinding, dus die breekt vaak. Maar uit het onderzoek blijkt dat de kristallen in staat zijn om de breuk razendsnel te herstellen. Gevolg: u kunt het uitrekken of buigen, maar het blijft heel. En als er op microniveau al iets kapot gaat, dan wordt dat gerepareerd voordat het met het blote oog waarneembaar is.
Dikte
Uit het onderzoek is ook gebleken dat de sterkte van zijde sterk afhankelijk is van de dikte van de vezels van de bèta-sheets. Als deze zo’n drie nanometer is, is het materiaal supersterk en flexibel. Maar als de kristallen doorgroeien naar meer dan vijf nanometer dan wordt het materiaal zwakker en bros.
Dit onderzoek gaat volgens de wetenschappers veel verder dan alleen zijde. Zo kan de opgedane kennis helpen bij het creëren van sterke materialen. De onderzoekers zijn nu op zoek naar mogelijkheden om synthetische materialen nog sterker te maken dan zijde door nog sterkere moleculen te gebruiken. Op lange termijn kan de ontdekking van nog grotere betekenis zijn. Nu zijn fabrikanten altijd op zoek naar sterke verbindingen en dure bestanddelen. Het maken van sterke materialen kost bovendien veel energie, omdat er vaak verhitting bij komt kijken. Op dat gebied kunnen we dus nog een heleboel leren van de spin en zijderups.
