Международную группу ученых, возглавляемую профессором MIT Чжао Цинем, заинтересовала гибкая полупрозрачная мембрана в хвосте лобстеров. Она имеет уникальную структуру, которая может найти применение в технологиях современной брони.
Ученые выяснили, что эта мембрана состоит на 90 % из воды и на 10 % из хитина, волокнистого материала, встречающегося в оболочках и экзоскелетах насекомых. Мембрана лобстеров, фактически, оказалась жестким природным гидрогелем, который опережает по жесткости шкуры животных и даже натуральный каучук. При этом по уровню прочности она соответствует промышленным резиновым композитам.
Кроме того, в процессе исследований было обнаружено, что мембрана становится более жесткой при растяжении. Характерный пример: при разрезании скальпелем мембраны даже до половины толщины она не теряет своей способности к растяжению. По мнению ученых, подобное было бы невозможно для резиновых композитов.
Этими качествами мембрана обязана своей микроструктуре, которая чем-то напоминает фанеру. Так, слой толщиной приблизительно четверть миллиметра состоит из десятков тысяч слоев хитиновых волокон. При этом все волокна в каждом слое ориентированы под одним и тем же углом – 36 градусов относительно следующего верхнего слоя.
Чтобы проверить свойства такого материала, ученые протестировали на прочность искусственный гидрогель, в котором волокна хитина были ориентированы друг относительно друга в случайном порядке. При растяжении эти волокна разорвались.
Результаты исследований дают надежду на создание более гибких бронежилетов, что особенно актуально для защиты голеней и локтевых суставов. Новый материал найдет также применение в мягкой робототехнике и тканевой инженерии.
