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

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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 reclusa. 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 tem intrigado os cientistas , e eles só recentemente encontraram a resposta.

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

A seda da aranha tem uma estrutura única.

A seda de aranha é uma fibra proteica que as aranhas produzem e tecem. Elas a utilizam para criar teias para capturar presas ou para proteger seus ovos e filhotes. A estrutura forte dessas fibras de seda permite que as aranhas capturem presas muito maiores que elas.

Recentemente, pesquisadores do College of William and Mary (EUA) usaram microscopia de força atômica para observar a microestrutura das fibras de seda que as aranhas marrons reclusas criam para proteger seus ovos e capturar presas. Eles descobriram que cada fio de seda da 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 podem se esticar mais de 50 vezes em relação ao seu tamanho original. Essa estrutura torna a seda da aranha muito resistente e forte, com resistência e durabilidade até 5 vezes maiores do que uma barra de aço do mesmo tamanho.

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

Anteriormente, cientistas do mundo todo afirmavam que a seda de aranha era feita de nanofibras, mas não havia evidências sólidas até que essa descoberta foi publicada no periódico científico ACS Macro Letters (EUA).

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

Isso se soma à pesquisa que a equipe realizou em 2017, demonstrando como as aranhas-marrons reclusas fortalecem sua seda usando uma técnica especial de laçada. Como uma pequena máquina de costura, as aranhas-marrons reclusas tecem cerca de 20 nanofios para cada milímetro de seda que fiam, fortalecendo o fio para que ele não se quebre.

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 poderiam explicar a resistência das teias de aranha.

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

A seda da aranha só se rompe quando ela quer manter sua estrutura geral.

Essa mudança ocorre em quatro estágios: primeiro, todo o filamento é esticado; depois, uma fase de relaxamento, na qual as proteínas se "desdobram". Terceiro, o filamento passa por uma fase de rigidez que absorve a maior quantidade de força. O estágio final, antes da ruptura do filamento, é comparado por Buehler a arrancar 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 pegajosas.

“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 mudam quando puxadas”, disse o Dr. Buehler.

Tuyet Anh (Fonte: Síntese)

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