Российские ученые открыли материал из паутины для создания роботов и электроники

Российские ученые совершили прорыв в материаловедении, научившись укреплять паутину с помощью магнитных наночастиц. Это открытие может кардинально изменить подходы к созданию мягких роботов, медицинских имплантов и даже гибкой электроники.

Природный суперматериал

Паутина — один из самых удивительных материалов в мире. Она прочнее кевлара, способна растягиваться на треть своей длины без разрывов, выдерживает экстремальные температуры и при этом остается невероятно легкой и биосовместимой. Неудивительно, что ученые давно рассматривают ее как основу для инновационных технологий — от восстановления поврежденных тканей до создания гибких компонентов для робототехники.

Однако до недавнего времени у исследователей не получалось значительно усилить ее свойства. Теперь же команда ученых из Университета ИТМО вместе с зарубежными коллегами нашла способ сделать паутину еще прочнее и придать ей магнитные свойства.

Как пауки стали «нанофабриками»

Эксперимент проводился на пауках Holothele incei (вид птицеедов). Им вводили магнитные наночастицы Fe₃O₄ прямо в шелковые железы. Процедуру повторяли каждые три дня под анестезией, а через две недели анализы подтвердили: наночастицы успешно встроились в структуру паутины.

Но самое интересное — изменения на молекулярном уровне. Частицы повлияли на белки-спидроины, из которых состоит паутина. Доля β-листов — структур, отвечающих за прочность, — выросла с 48% до 71%. Кроме того, модуль Юнга, который определяет устойчивость материала к деформации, увеличился на 82%.

– Теперь паутина по жесткости сравнима с хрящевой тканью, — объясняет Анастасия Крючкова, руководитель исследования. — Мы предполагаем, что наночастицы работают как мостики, связывая аминокислоты в белках и делая структуру паутины более упорядоченной. А еще они придают ей магнитные свойства, что открывает новые возможности для управления материалом.

Мягкие роботы и гибкая электроника

Усиленная паутина может стать ключевым элементом в создании мягких роботов. В отличие от традиционных механизмов с жестким каркасом, такие роботы будут двигаться плавно и естественно, как живые организмы. Паутина может служить связующим материалом для их «мышц» и «сухожилий», обеспечивая гибкость и прочность.

Но это еще не все. Благодаря магнитным свойствам, такими роботами можно будет управлять дистанционно — с помощью внешнего поля. Это особенно важно для медицины, например, микрохирургических инструментов или доставки лекарств внутри организма.

Еще одна перспективная область — гибкая электроника. Паутина может стать основой для тонких и прочных схем, которые не ломаются при деформации. Такие технологии пригодятся в носимых гаджетах, умной одежде и даже в имплантах.

Будущее уже близко

Пока исследователи работают с небольшими объемами материала, но технология уже доказала свою эффективность. Следующий шаг — масштабирование процесса и поиск новых способов применения модифицированной паутины.

Это открытие не только расширяет границы биоинженерии, но и показывает, насколько перспективным может быть сочетание природных материалов и нанотехнологий. Возможно, уже в ближайшие годы мы увидим первые коммерческие продукты на основе этой разработки — от медицинских имплантов до роботов, способных проникать туда, куда не дотянутся руки человека.

Одно можно сказать точно: паутина, веками вдохновлявшая ученых и инженеров, теперь готова к новому этапу эволюции — уже не как творение природы, а как материал будущего.