Ученые воссоздали биоматериал прочнее кевлара

Морские блюдечки (на фото их раковины), солено- и пресноводные улитки, обитают на камнях и скалах вдоль побережья морей, рек и озер, где, помимо прочего, они питаются водорослями, соскабливая их зубами с камней. Не удивительно, что в процессе эволюции эти существа приобрели особенно крепкие зубы.

Исследователи из Портсмутского университета в Великобритании еще в 2015 году изучили материал, из которого сделаны зубы этих улиток, с использованием, помимо прочего, атомно-силового микроскопа и установили, что они состоят из плотной сети хитиновых волокон, среди которых находятся кристаллы железосодержащего минерала гётита (назван в честь поэта И. В. Гёте). Благодаря этому предельная прочность материала достигает 3,0−6,5 гигапаскалей. Это очень много! Сравните: предельная прочность стали составляет примерно 1,6 ГПа, а кевлара, искусственного волокна, из которого делают в числе прочего бронижилеты и каски, примерно 3,6 ГПа.

Теперь же ученым удалось в лаборатории воссоздать биологический процесс, в ходе которого морских блюдечек образуются такие крепкие зубы. На это у группы из того же университета под руководством Робина Рамни (Dr. Robin Rumney) ушло полгода.

Этот материал может стать заменой применяющимся сегодня сверхпрочным синтетическим материалам, у которых он выигрывает в силу своей экологичности, поскольку разработанный учеными биомиметический, то есть имитирующий биологический, процесс его создания предполагает применение природных материалов — с одной стороны, более долговечных, а с другой, биоразлагаемых по окончании срока службы. Производство же синтетических материалов, во-первых, вредно для окружающей среды, а во-вторых, они в природе не разлагаются или разлагаются очень медленно, что способствуют накоплению пластикового мусора и попаданию пластиковых частиц в ткани живых существ, включая человека.

Теперь перед учеными стоит задача оптимизировать разработанный ими процесс и адаптировать его для массового применения.

Фото: Морские блюдечки вида Patella vulgata на камнях в Уэльсе. Источник: tango22 / Wikimedia Commons