Het bereiken van kracht en rekbaarheid tegelijkertijd was tot nu toe een grote uitdaging in materiaaltechniek:het vergroten van de sterkte betekende verlies van rekbaarheid en vice versa. Nu zijn de onderzoekers van Aalto University en VTT erin geslaagd deze uitdaging te overwinnen, met inspiratie uit de natuur.

De onderzoekers creëerden een echt nieuw biobased materiaal door houtcellulosevezels en het zijde-eiwit in spinnenwebdraden aan elkaar te lijmen. Het resultaat is een zeer stevig en veerkrachtig materiaal dat in de toekomst kan worden gebruikt als mogelijke vervanging voor plastic, als onderdeel van biobased composieten en in medische toepassingen, chirurgische vezels, textielindustrie en verpakking.

Volgens Aalto University Professor Markus Linder, de natuur biedt geweldige ingrediënten voor het ontwikkelen van nieuwe materialen, zoals stevige en gemakkelijk verkrijgbare cellulose en taaie en flexibele zijde zoals gebruikt in dit onderzoek. Het voordeel van beide materialen is dat, in tegenstelling tot kunststof, ze zijn biologisch afbreekbaar en beschadigen de natuur niet op dezelfde manier als microplastic.

"Onze onderzoekers moeten alleen de natuurlijke eigenschappen kunnen reproduceren, " voegt Linder toe, die ook het onderzoek leidde.

"We gebruikten berkenpulp, brak het af tot nanofibrillen van cellulose en lijnde ze uit tot een stijve steiger. Tegelijkertijd, we hebben het cellulosenetwerk geïnfiltreerd met een zachte en energie-afvoerende spinzijdelijmmatrix, ", zegt onderzoekswetenschapper Pezhman Mohammadi van VTT.

Zijde is een natuurlijk eiwit dat wordt uitgescheiden door dieren zoals zijderupsen en ook wordt aangetroffen in spinnenwebdraden. De spinnenwebzijde die wordt gebruikt door onderzoekers van de Aalto University, echter, wordt niet echt uit spinnenwebben gehaald, maar wordt geproduceerd door de onderzoekers met behulp van bacteriën met synthetisch DNA.

"Omdat we de structuur van het DNA kennen, we kunnen het kopiëren en dit gebruiken om zijde-eiwitmoleculen te maken die chemisch vergelijkbaar zijn met die in spinnenwebdraden. Het DNA bevat al deze informatie, ’ legt Linder uit.

"Ons werk illustreert de nieuwe en veelzijdige mogelijkheden voor eiwittechnologie. In de toekomst zullen we zouden vergelijkbare composieten kunnen maken met iets andere bouwstenen en een andere reeks kenmerken voor andere toepassingen kunnen bereiken. Momenteel, we werken aan het maken van nieuwe composietmaterialen als implantaten, slagvaste voorwerpen en andere producten, ' zegt Pezjman.