Волосы человека и животных обладают высокой прочностью, что позволит использовать подобные по структуре материалы и волокна для создания брони, более прочной, чем кевлар. К таким выводам пришли ученые. Статья по данной теме опубликована в журнале Materials Science and Engineering: C.

«Природа создала массу интересных материалов и структур, устроенных крайне остроумным образом. Мы очень заинтересованы в том, чтобы понять, как связаны между собой функция и структура этих биоматериалов, что поможет нам создать их синтетические аналоги, которые послужат человеку лучше, чем современные материалы», – заявил Марк Мейерс (Marc Meyers) из унисверситета Калифорнии в Сан-Диего (США).

Волосы, как рассказывают ученые, обладают такой же прочностью на грамм массы, как проволока из стали и других прочных металлов, выдерживая давление до 270 мегаПаскалей (2660 атмосфер). В отличие от металлов, волосы можно растянуть в полтора раза, и они при этом не порвутся и сохранят свои механические свойства.

Просканировав несколько волосяных нитей при помощи электронного микроскопа, ученые обнаружили, что они состоят из двух слоев белка кератина, уложенного двумя разными способами, чтобы выдерживать разные механические нагрузки. Внутренняя часть волоса состоит из слоев параллельных спиральных волокон, уложенных штабелями, а внешняя часть состоит из таких же волокон, соединенных друг с другом хаотичным способом. Их комбинация превращает волосы в аналог меда или другой вязкой и тягучей жидкости. Эти вещества становятся более жесткими и прочными при попытках резко растянуть их, но почти не сопротивляются медленному приложению силы.

Когда волосы растягиваются, спирали в «штабелях» постепенно выпрямляются и выстраиваются в новую структуру – листы из связанных друг с другом белковых молекул. Это приводит к тому, что их прочность повышается, и волосы не рвутся при резком повышении нагрузки. Подобные перестройки, как показали опыты Мейерса и его команды, в некоторых случаях являются обратимыми, и волосы часто возвращаются в первозданную форму после снятия нагрузки. Эти данные, как считают авторы статьи, помогут создать искусственные материалы с аналогичными свойствами. Они послужат основой для сверхпрочных тканей для изготовления бронежилетов, скальпелей и других инструментов и приборов, где требуется высокая прочность и низкий вес.

В последние годы физики, химики и инженеры активно изучают устройство отдельных органов и тел живых организмов, пытаясь использовать «изобретения эволюции» для создания новых технологий и приборов. В частности, как передает РИА «Новости», американские физики создали «идеальные» медицинские иглы и пластырь, изучив устройство игл дикобраза и сосков паразитических червей, а их канадские коллеги повысили прочность стекла в 200 раз, используя секреты устройства раковин моллюсков. Роботы, имитирующие манеру движения или «мышления» животных, уже достигли рекордных скоростей движения и приобрели другие удивительные способности.

Вашингтон, Иван Гридин

© 2017, РИА «Новый День»