+7 (846) 207-77-42,
+7 (927) 763-51-35,

г. Самара, ул. Ташкентская д 169, оф 225

Контакты         Мы на карте


Электронная почта:
kevlar.russia@gmail.com







Отправить нам сообщение

Хотите чтобы мы вам перезвонили?

Интересные статьи о кевларе и арамиде

Нить золотого паука-круглопряда прочнее кевлара
Первый суперпрочный органический наноматериал, превышающий показатели стали и кевлара


Нить золотого паука-круглопряда прочнее кевлара

Свойства искусственных материалов порой таковы, что оторопь берет. Например, ткань, сплетенную из кевлара, ни нож, ни обычная пуля не пробивают. Это синтетическое углеродное волокно находит широчайшее применение в производстве бронежилетов и спортивного инвентаря, акустических систем и компонентов авиационной техники. И тем удивительнее, что нить, которую ткет маленький золотистый паук-кругопряд Nephila clavipes, не уступая в прочности кевлару, имеет перед ним существенное преимущество: она эластична, то есть способна эффективно поглощать энергию (прежде чем порваться, нить растягивается процентов на тридцать).

Кроме того, сырьем для кевлара являются так называемые петрохимикаты, дающие токсичные отходы. В «экологичности» же натуральных компонентов, из которых паук плетет свои сети, сомневаться не приходится: органические по своей природе, они, как и положено всему живому, разлагаются микроорганизмами.

Инженеры охотно использовали бы нити кругопряда в качестве альтернативы кевлару. Однако природный материал чересчур дорог. Пауки - не тутовый шелкопряд, разводить их никто не берется: они чрезвычайно агрессивны и не гнушаются каннибализмом. Кроме того, пауки не слишком производительны: они ткут нити хоть и постоянно, но уж очень медленно. Тем не менее, все эти затруднения не означают, что на материалах из паутины можно поставить крест. На помощь химикам приходят биотехнологи.

Основа нити паука-кругопряда - шелковые белки, которые вырабатываются особыми железами. Так, каркасную нить, представляющую наибольший интерес в плане ее использования как биоматериала, составляют белки спидроина двух типов: первые создают кристаллические ячейки и придают им прочность, вторые формируют «аморфную» неструктурированную матрицу и отвечают за эластичность. Как известно, белки кодируются соответствующими генами. В последние десять лет идентифицировано и выделено немало белков. Разумеется, расшифровать их гораздо проще, нежели геном человека, но и тут микробиологам не обойтись без мощной вычислительной техники. Только с развитием биоинформатики и особенно компьютерного анализа генома биотехнологи получили необходимый материал для манипуляций с наследственной информацией пауков.

Идея синтеза волокон заключается в том, что гены паука, будучи вставлены в ДНК другого живого организма, заставляют его синтезировать молекулы шелкового белка. Такая операция была успешно проведена с бактериями, колонии которых после генетической модификации выращивались в особой питательной среде. Невозможность обойтись без этой среды и стала главным недостатком метода: микробов приходилось кормить дорогостоящими аминокислотами - аланином, составляющим кристаллическую основу, и глицином. Да и сами белки получились не совсем полноценными: бактерии оказались слишком примитивными, дабы корректно переводить длинную цепочку чужого гена в соответствующую белковую молекулу.

Попытку сконструировать организм, вырабатывающий шелковые белки, предприняли и специалисты канадской биотехнологической компании Nexia. Обратив внимание на сходство строения секреторных желез пауков и млекопитающих, ученые вшили гены кругопряда в ДНК козы. После операции белки в растворенном виде появились в ее молоке, и теперь идет работа над тем, чтобы их выделить и концентрировать.

Самыми же перспективными признаются эксперименты с растениями. Результаты последнего из них были представлены Удо Конрадом (Udo Conrad) из немецкого Института генетики растений (IPK). Конрад, имплантировав гены кругопряда в геном картофеля и табака, добился существенного изменения химического состава обеих культур: на шелковые белки пришлось до 2 % всей белковой массы растений. По некоторым оценкам, белки, полученные с помощью трансгенных растений, будут в 2-10 раз дешевле, чем синтезированные бактериями.

Остается, впрочем, нерешенной другая задача. Искусственные шелковые белки легко растворимы, причем неравномерно: попадая в воду, они сбиваются в комки и превращаются в неоднородную полужидкую клейкую массу. Между тем паутина прекрасно переносит дожди. Так что инженерам-генетикам предстоит еще немало потрудиться для того, чтобы придать белкам новые свойства. Сейчас идет работа и с уже имеющимся натуральным, и с искусственным сырьем. Ученые пытаются повторить естественный процесс: ведь железы паука тоже вырабатывают белки в жидком виде, но затем они, проходя через специальные трубчатые прядильные органы, обезвоживаются и превращаются в паутинную нить.

Свою технику плетения предварительно растворенных белков запатентовал и такой гигант, как DuPont - известный производитель кевлара. Однако представители компании признают, что дело это слишком дорогое, чтобы можно было говорить о сколько-нибудь масштабном производстве искусственных волокон. Пару месяцев назад о начале совместного проекта заявили уже упоминавшиеся Nexia и IPK. Канадцы предоставят свою базу данных секвенированных генов, а немцы - сравнительно дешевую технологию синтеза шелковых белков растениями. Nexia, к слову, уже три года сотрудничает с американской и канадской армиями. Военные, по понятным причинам, заинтересовались «биосталью» - так Nexia назвала искусственное волокно. Однако как его ни называй, разработка готового продукта, не уступающего по механическим свойствам натуральному, а также организация рентабельного производства, остается пока лишь мечтой. Все немногочисленные искусственные образцы паутинного волокна, созданные до сих пор, не идут ни в какое сравнение с нитью кругопряда.

Однако энтузиазма ученым не занимать. Они полагают, что, когда белки станут более доступными, будет легче разработать и эффективные методы их плетения. Пока же остается учиться у природы и удивлятся совершенству ее естественных технологий.




Первый суперпрочный органический наноматериал, превышающий показатели стали и кевлара

Новый органический материал, разработанный израильскими учеными, крепче стали, прочнее кевлара и пуленепробиваемого стекла. На сегодняшний день это самая прочная полностью биологически совместимая органическая структура известная человеку, способная совершить настоящую революцию не только в оборонной сфере, послужив основой для создания дешевых ультратонких и суперпрочных бронежилетов нового поколения, но и сделать такие материалы как керамика и стекло более прочными и долговечными.

Интересно, что материал создан из наноструктур, напоминающих бляшки в мозге больных Альцгеймером.

Самоорганизующиеся органические наноструктуры

Результаты исследований израильских ученых были опубликованы в статье «Self-Assembled Organic Nanostructures with Metallic-Like Stiffness»(Самоорганизующиеся органические наноструктуры с металлоподобной прочностью), появившейся в последнем номере международного издания «Angewandte Chemie». Полученная прозрачная субстанция во многом схожа, но не идентична, с бляшками в мозге людей, страдающих от болезни Альцгеймера. Бляшки представляют собой бета-амилоидные протеины, состоящие из аминокислот. В отличие от бляшек, играющих существенную роль в прогрессировании серьезного дегенеративного заболевания, синтезированные учеными протеины содержат лишь незначительную фракцию этих аминокислот, дополнительно покрытую защитным слоем для создания суперпрочных сфер.

Полученные сферические наноструктуры, при наличии определенных внешних условий, самоорганизовываются, без нагревания и других манипуляций, позволяя создавать первый в мире полностью биологический материал, схожий по свойствам с металлами.

Сферы, составляющие материал, микроскопичны: их размер варьируется от тридцати нанометров до двух микрон. Сам материал прозрачен и прост как в изготовлении, так и в использовании.

Суперпрочные бронежилеты можно будет просто напечатать?

Разработка ученых из Тель-Авивского института Вейцмана способна произвести революцию в технологии изготовления бронежилетов, которые в будущем, согласно Эхуду Газиту (одному из разработчиков нового материала) можно будет просто напечатать.

Крепче стали и прочнее кевлара

Проведенные испытания материала на прочность показали, что его способен пробить только алмазный зонд, и то лишь при применении вдвое большего усилия, чем необходимо для нарушения целостности пуленепробиваемого кевлара. Кевлар (Kevlar) – арамидное вещество (полипарафенилен-терефталамид), созданное в 1965 году, в пять раз превышающее прочность стали. Используется для изготовления пуленепробиваемых жилетов. Способно сохранять прочность и эластичность даже при криогенных температурах.

Потенциальная сфера применения

Возможная сфера применения суперпрочных свойств нового органического материала не ограничивается одним лишь изготовлением суперлегких, надежных и доступных бронежилетов.

Разработчики уникальной новинки предполагают возможность использования своего детища как для повышения прочности и легкости стали, так и для укрепления других сплавов, для усовершенствования механических свойств композиционных материалов, таких как керамика и стекло. Так, прозрачная структура материала позволит придать пуленепробиваемому стеклу дополнительную прочность, не нарушив светопроникающих свойств, и сделает привычные для нас стеклянные и керамические вещи более прочными и долговечными, не говоря уже о космической, авиационной и транспортной сфере. Новый материал является полностью биологически совместимым, что позволит заменить используемые в медицине металлические имплантанты на более совершенные и безопасные.

Ученые уже успели запатентовать свое открытие и надеются в ближайшем будущем найти ему практическое применение. Тем не менее, несмотря на многообещающий потенциал нового материала, до его использования на практике могут пройти десятилетия, как это и было с кевларом, открытым в 60-х годах прошлого века, но нашедшим свое применение в изготовлении бронежилетов только в 80-х.



наверх

+7 (846) 207-77-42,
+7 (927) 763-51-35,

Факс: +7 (846) 979-96-02
kevlar.russia@gmail.com

Продаем кевлар, арамид:
ткань, волокно, рукава,
тросы, ленты, нити, жгуты,

Углеткани, углеволокно,
препреги, композиты.

Контакты
Написать нам

Каталог
Прайс-лист

Наверх страницы