Por que a seda de aranha é mais forte que o aço, apesar de ser muito frágil?

A seda de aranha é conhecida há muito tempo como o material natural mais incrivelmente durável. Existem até espécies de aranhas que produzem seda cinco vezes mais resistente que o aço, como a aranha-marrom. Mas também é preciso se perguntar por que a seda de aranha, que parece tão frágil, é tão incrivelmente durável. Essa também é uma questão que intrigava os cientistas , e eles só recentemente encontraram a resposta.

A seda de aranha é muito resistente, até mais resistente que o fio de aço.

A seda de aranha possui uma estrutura única.

A seda de aranha é uma fibra proteica produzida e tecida pelas aranhas. Elas a utilizam para criar teias para capturar presas ou para proteger seus ovos e filhotes. A estrutura resistente dessas fibras de seda permite que as aranhas capturem presas muitas vezes maiores que elas.

Recentemente, pesquisadores do College of William and Mary (EUA) utilizaram microscopia de força atômica para observar a microestrutura das fibras de seda que as aranhas-marrons criam para proteger seus ovos e capturar presas. Eles descobriram que cada fio de seda de aranha, mais fino que um fio de cabelo humano, é na verdade composto por milhares de nanofibras diferentes, com apenas 20 nm de diâmetro e cerca de 1 μm de comprimento.

Essas nanofibras podem não parecer longas, mas conseguem esticar mais de 50 vezes o seu tamanho original. Essa estrutura torna a seda de aranha muito resistente e forte, com resistência e durabilidade até 5 vezes maiores do que uma barra de aço do mesmo tamanho.

A seda de aranha pode esticar até 50 vezes o seu tamanho original.

Anteriormente, cientistas de todo o mundo afirmavam que a seda de aranha era feita de nanofibras, mas não havia provas concretas até que esta descoberta foi publicada na revista científica ACS Macro Letters (EUA).

Isso acontece porque a seda da aranha-marrom é composta de nanofibras dispostas em uma matriz plana, em vez de um padrão cilíndrico como na maioria das outras aranhas. Isso facilita a observação por parte dos cientistas usando microscopia de força atômica.

Isso complementa a pesquisa realizada pela equipe em 2017, que demonstrou como as aranhas-marrons fortalecem sua seda usando uma técnica especial de laçada. Como uma minúscula máquina de costura, as aranhas-marrons tecem cerca de 20 nanofios para cada milímetro de seda que produzem, fortalecendo o fio para que não se rompa.

Um único fio de seda de aranha é "sacrificado" para manter a estrutura geral.

Especialistas em mecânica molecular examinaram as teias de diferentes espécies de aranhas, incluindo a aranha-de-jardim europeia (Araneus diadematus) e a aranha tecelã (Nephila clavipes). Ao estudar a seda em nível molecular, eles descobriram que podiam explicar a resistência das teias de aranha.

O Dr. Buehler explica que fibras individuais de seda podem ser "sacrificadas" para manter a estrutura geral. "Quando uma fibra de seda é puxada, sua estrutura molecular se estica à medida que a força aumenta, alongando a fibra", diz ele.

A seda de aranha só se rompe quando precisa manter sua estrutura geral.

Essa mudança ocorre em quatro estágios: primeiro, todo o filamento é esticado; em seguida, uma fase de relaxamento onde as proteínas se "desdobram". Terceiro, o filamento passa por uma fase rígida que absorve a maior quantidade de força. O estágio final, antes da ruptura do filamento, é comparado por Buehler a rasgar um pedaço de fita adesiva; também é necessária uma grande força para romper o filamento, pois as proteínas são mantidas unidas por ligações de hidrogênio adesivas.

“A resistência de uma teia de aranha não se deve apenas à resistência do fio de seda, mas também à forma como suas propriedades mecânicas se alteram quando esticado”, disse o Dr. Buehler.

Tuyet Anh (Fonte: Síntese)

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Fonte: https://vtc.vn/vi-sao-to-nhen-ben-hon-thep-du-rat-mong-manh-ar801688.html