Czego możemy się nauczyć od małży? Na przykład tego, jak zbudować plastik wytrzymały jak stal. Po przeanalizowaniu struktury masy perłowej uczeni z University of Michigan stworzyli nowy
rodzaj tworzywa sztucznego, które jest lekkie i przezroczyste, ale jednocześnie twarde jak stop żelaza i węgla.
Masa lub macica perłowa to wewnętrzna warstwa muszli niektórych ślimaków oraz małży. Ma ona szczególne właściwości - iryzuje, czyli błyszczy wszystkimi kolorami tęczy. Jednocześnie jest
jednym z najtwardszych materiałów, jakie stworzyła natura. Obie te cechy zawdzięcza swojej specyficznej budowie. Jeśli bowiem przyjrzeć się masie perłowej pod silnym mikroskopem, można
zauważyć, że jej struktura przypomina ścianę zbudowaną z warstw zanurzonych w zaprawie maleńkich cegiełek.
W masie perłowej "zaprawę" stanowi organiczna zawiesina składająca sią z białek oraz chityny. W niej znajdują się "cegły", czyli kryształy węglanu
wapnia. "Zaprawa" szczelnie otacza kryształy, co zapobiega pękaniu materiału, a kolejne warstwy budulca leżą jedne na drugich. I właśnie dzięki takiemu układowi warstw masa
perłowa jest niezwykle twarda. Dlatego też doskonale się nadaje do wykorzystania jako tworzywo dekoracyjne, na przykład do robienia modnej biżuterii - pisze DZIENNIK.
Niezwykłe właściwości masy perłowej zainteresowały uczonych z University of Michigan, którzy chcieli stworzyć wyjątkowo odporny na uderzenia czy złamanie plastik. Dotychczas było z tym
wiele kłopotów. Naukowcy potrafią już co prawda robić z pojedynczych atomów węgla superwytrzymałe nanopręciki oraz nanorurki. Ale nie da się z nich zbudować większego obiektu, np.
blaszki. Uzyskiwany w ten sposób materiał jest bowiem podatny na złamania.
"Do tej pory nie potrafiliśmy sprawić, by z wytrzymałych nanobloków lub nanorurek stworzyć równie mocne tworzywo sztuczne" - opowiada profesor Nikolas Kotov - jednak dzięki
temu, że nasz plastik ma budowę typu "cegły i zaprawa", udało się to osiągnąć.
Struktura nowego tworzywa sztucznego idealnie imituje budowę macicy perłowej. "Zaprawę" stanowi rozpuszczalny w wodzie polimer (polimery to tworzywa zbudowane z wielu jednakowych
cząsteczek nazywanych merami; polimerami są np. tworzywa sztuczne). Jest nim alkohol poliwinylowy, substancja chemiczna podobna do kleju używana do produkcji tekstyliów lub farb.
"Cegłami" natomiast są drobiny montmorillonitu - popularnego i powszechnie spotykanego minerału ilastego. Montmorillonit (nazwany tak od miejscowości Montmorillion we Francji)
tworzy bardzo drobne kryształy o średnicy nieprzekraczającej 1 mikrometra. I właśnie te kryształki idealnie nadają się do pełnienia funkcji "cegieł" - czytamy w
DZIENNIKU.
Nowy przepis na plastik - zanurzyć montmorillonity w alkoholu poliwinylowym - brzmi więc prosto, choć cokolwiek fantastycznie. Równie interesujący jest sposób, w jaki uczeni zbudowali nowe
tworzywo. Do budowania kolejnych mikrowarstw plastiku posłużyła bowiem specjalnie stworzona do tego celu maszyna. Jej główną częścią było robotyczne ramię, na którego końcu przyczepiono
kawałek szkła wielkości listka gumy do żucia. Szkło było podstawą, na którą następnie nakładano kolejne warstwy plastiku.
Konstruowanie to przebiegało w kilku etapach. Najpierw szkło było zanurzane w roztworze kleistego polimeru. Następnie mechaniczne ramię przenosiło je do płynu, w którym znajdowały się
nanoblaszki z montmorillonitów. Kryształki przyklejały się do polimeru, tworząc pierwszą warstwę plastiku. Warstwa ta schła, po czym cały proces powtarzano. Dopiero po nałożeniu na siebie
300 warstw nowo powstające tworzywo sztuczne osiągnęło grubość zbliżoną do grubości taśmy klejącej.
Tak jak spodziewali się naukowcy, otrzymany w ten sposób plastik okazał się twardy niemal jak stal oraz niepodatny na złamania. Przy tym był lżejszy od stali i na dodatek przezroczysty. Uczeni
podkreślają też niskie koszty jego wytwarzania - składniki obu warstw są tanie i bardzo łatwe do zdobycia.
Dlatego też prof. Kotov jest zdania, że wynaleziony przez jego i jego kolegów materiał może w przyszłości znaleźć wiele rozmaitych zastosowań. Gdyby udało się jeszcze bardziej zmniejszyć
jego wagę, mógłby posłużyć do budowy lekkich pancerzy dla wojska lub policji i używanych przez nich pojazdów, a także zaworów oraz bezzałogowych samolotów.
