Een team van architecten en chemici van de Universiteit van Cambridge heeft superrekbare en sterke vezels ontworpen die bijna volledig uit water bestaan, en kan worden gebruikt om textiel te maken, sensoren en andere materialen. de vezels, die lijken op miniatuur bungee-koorden omdat ze grote hoeveelheden energie kunnen absorberen, zijn duurzaam, niet giftig en kan op kamertemperatuur worden gemaakt.

Deze nieuwe methode verbetert niet alleen eerdere methoden voor het maken van synthetisch spinnenzijde, omdat het geen hoge energie procedures of uitgebreid gebruik van schadelijke oplosmiddelen vereist, maar het zou de methoden voor het maken van allerlei soorten synthetische vezels aanzienlijk kunnen verbeteren, aangezien andere soorten synthetische vezels ook afhankelijk zijn van hoge energie, giftige methoden. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Spinzijde is een van de sterkste materialen van de natuur, en wetenschappers hebben geprobeerd de eigenschappen ervan na te bootsen voor een reeks toepassingen, met wisselend succes. "We moeten de elegantie waarmee spinnen zijde spinnen, nog volledig herscheppen. " zei co-auteur dr. Darshil Shah van het Cambridge Department of Architecture.

De vezels die door het Cambridge-team zijn ontworpen, zijn "gesponnen" van een soepel materiaal dat hydrogel wordt genoemd. dat is 98% water. De resterende 2% van de hydrogel is gemaakt van silica en cellulose, zowel natuurlijk beschikbare materialen, bij elkaar gehouden in een netwerk door tonvormige moleculaire "handboeien", bekend als cucurbiturilen. Door de chemische interacties tussen de verschillende componenten kunnen lange vezels uit de gel worden getrokken.

De vezels worden uit de hydrogel getrokken, vormen lang, extreem dunne draden - een diameter van enkele miljoensten van een meter. Na ongeveer 30 seconden, het water verdampt, waardoor een vezel ontstaat die zowel sterk als rekbaar is.

"Hoewel onze vezels niet zo sterk zijn als de sterkste spinzijde, ze kunnen spanningen in het bereik van 100 tot 150 megapascal ondersteunen, die vergelijkbaar is met andere synthetische en natuurlijke zijde, "zei Shah. "Echter, onze vezels zijn niet giftig en veel minder energie-intensief om te maken."

De vezels zijn in staat om zichzelf te assembleren bij kamertemperatuur, en worden bij elkaar gehouden door supramoleculaire gastheer-gast chemie, die berust op andere krachten dan covalente bindingen, waar atomen elektronen delen.

"Als je naar deze vezels kijkt, je kunt een reeks verschillende krachten zien die ze op verschillende schalen bij elkaar houden, " zei Yuchao Wu, een PhD-student in Cambridge's Department of Chemistry, en de hoofdauteur van de krant. "Het is als een hiërarchie die resulteert in een complexe combinatie van eigenschappen."

De sterkte van de vezels overtreft die van andere synthetische vezels, zoals op cellulose gebaseerde viscose en kunstzijde, evenals natuurlijke vezels zoals menselijk of dierlijk haar.

Naast zijn kracht, de vezels vertonen ook een zeer hoog dempingsvermogen, wat betekent dat ze grote hoeveelheden energie kunnen absorberen, vergelijkbaar met een bungee-koord. Er zijn maar weinig synthetische vezels die deze capaciteit hebben, maar een hoge demping is een van de bijzondere kenmerken van spinrag. De onderzoekers ontdekten dat het dempende vermogen in sommige gevallen zelfs groter was dan dat van natuurlijke zijde.

"We denken dat deze methode om vezels te maken een duurzaam alternatief kan zijn voor de huidige productiemethoden, " zei Shah. De onderzoekers zijn van plan om de chemie van de vezels verder te onderzoeken, inclusief het maken van garens en gevlochten vezels.