Un team di architetti e chimici dell'Università di Cambridge ha progettato fibre super elastiche e resistenti, quasi interamente composte da acqua, e potrebbe essere usato per fare tessuti, sensori e altri materiali. Le fibre, che assomigliano a corde elastiche in miniatura in quanto possono assorbire grandi quantità di energia, sono sostenibili, non tossico e può essere preparato a temperatura ambiente.

Questo nuovo metodo non solo migliora i precedenti metodi di fabbricazione della seta di ragno sintetica, poiché non richiede procedure ad alta energia o uso estensivo di solventi nocivi, ma potrebbe migliorare sostanzialmente i metodi di produzione di fibre sintetiche di ogni tipo, poiché anche altri tipi di fibre sintetiche si affidano ad alta energia, metodi tossici. I risultati sono riportati sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

La seta di ragno è uno dei materiali più resistenti della natura, e gli scienziati hanno cercato di imitare le sue proprietà per una vasta gamma di applicazioni, con vari gradi di successo. "Dobbiamo ancora ricreare completamente l'eleganza con cui i ragni filano la seta, ", ha affermato il co-autore Dr Darshil Shah del Dipartimento di Architettura di Cambridge.

Le fibre progettate dal team di Cambridge sono "filate" da un materiale denso chiamato idrogel, che è il 98% di acqua. Il restante 2% dell'idrogel è costituito da silice e cellulosa, entrambi i materiali naturalmente disponibili, tenuti insieme in una rete da "manette" molecolari a forma di botte note come cucurbiturili. Le interazioni chimiche tra i diversi componenti consentono di estrarre le fibre lunghe dal gel.

Le fibre vengono tirate dall'idrogel, formando lungo, fili estremamente sottili - pochi milionesimi di metro di diametro. Dopo circa 30 secondi, l'acqua evapora, lasciando una fibra che è sia forte che elastica.

"Anche se le nostre fibre non sono resistenti come le sete di ragno più resistenti, possono supportare sollecitazioni nell'intervallo da 100 a 150 megapascal, che è simile ad altre sete sintetiche e naturali, " disse Shah. "Tuttavia, le nostre fibre non sono tossiche e richiedono molta meno energia da produrre".

Le fibre sono in grado di autoassemblarsi a temperatura ambiente, e sono tenuti insieme dalla chimica ospite-ospite supramolecolare, che si basa su forze diverse dai legami covalenti, dove gli atomi condividono gli elettroni.

"Quando guardi queste fibre, puoi vedere una gamma di forze diverse che li tengono insieme su scale diverse, " disse Yuchao Wu, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Chimica di Cambridge, e l'autore principale del documento. "È come una gerarchia che si traduce in una complessa combinazione di proprietà".

La resistenza delle fibre supera quella di altre fibre sintetiche, come la viscosa a base di cellulosa e le sete artificiali, così come fibre naturali come peli umani o animali.

Oltre alla sua forza, le fibre mostrano anche una capacità di smorzamento molto elevata, il che significa che possono assorbire grandi quantità di energia, simile a una corda elastica. Ci sono pochissime fibre sintetiche che hanno questa capacità, ma l'alto smorzamento è una delle caratteristiche speciali della seta di ragno. I ricercatori hanno scoperto che la capacità di smorzamento in alcuni casi superava addirittura quella delle sete naturali.

"Pensiamo che questo metodo di produzione delle fibre possa essere un'alternativa sostenibile agli attuali metodi di produzione, " ha detto Shah. I ricercatori hanno in programma di esplorare ulteriormente la chimica delle fibre, compresa la fabbricazione di filati e fibre intrecciate.