Spinnendraad wordt al lang geprezen om de wonderlijke eigenschappen. Het is dun en licht, maar toch verbazingwekkend sterk. Wetenschappers ontdekten dat sommige spinnendraden zowel vloeibaar als vast zijn. Hierdoor geïnspireerd maakten ze een kunstmatige versie die toepassing kan vinden in robots.
Arnaud Antkowiak en zijn collega’s van de Pierre en Marie Curie Universiteit in Parijs, bestudeerden de vangdraden van het web van de wielwebspin. Vangdraden zijn de plakkerige draden van een spinnenweb die in een spiraalvorm over de rechte spaken lopen.
Inkrimpen
Toen de onderzoekers aan deze draden trokken, zagen ze dat die zich ver konden uitrekken. Maar als ze de uiteinden van de draden dichter bij elkaar brachten, zagen ze dat de draden strak bleven staan en niet inzakten in het middel zoals normale draden zouden doen.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
‘Zelfs als je 95 procent van de lengte wegneemt, blijft de draad strak staan. De draad kan zich aanpassen aan de afstand die er is’, zegt Antkowiak. ‘We kennen wel andere materialen die zich op deze manier gedragen en ver kunnen inkrimpen, maar dat zijn vloeistoffen.’
UPMC/ANR/CNRS/University of Oxford
Hybride materiaal
Denk bijvoorbeeld aan de dunne film waar zeepbellen uit bestaan. Als je een zeepbel aan een bellenblaasstokje hebt, kan je daar voorzichtig de lucht uit laten lopen. Er ontstaat dan weer een strak gespannen film in het ringetje. Maar de film knapt als je de bel te groot blaast.
De vangdraad van een spinnenweb lijkt het beste van twee werelden in zich te verenigen en kan zich goed aanpassen aan de afstand die overspannen moet worden. Er is een bijzondere eigenschap die ervoor zorgt dat de draad zover kan inkrimpen. ‘De vangdraad zit vol met lijmdruppeltjes’, zegt Antkowiak. ‘Daardoor is de draad een hybride materiaal dat bestaat uit vloeistof en vaste stof.’ Als de draad een kortere afstand moet overbruggen, spoelt de draad zich rond de druppels en houdt het geheel zo strak.
Het lukte het team om dit principe na te maken met plastic draden die waren bedekt met siliconenolie, ethanol of andere vloeistoffen. Zo maakten ze ‘vloeibare draden’.
Vooruitzichten
‘We voerden honderden experimenten uit met verschillende materialen en vloeistoffen’, zegt Antkowiak. ‘We ontdekten dat we praktisch elke soort vezel rond elke soort druppel kunnen laten spoelen, zolang de capillaire kracht van de druppel maar sterk genoeg is om een knik in de draad te veroorzaken.’
Deze ontdekking kan nuttig zijn bij het ontwikkelen van vergelijkbare technologieën, zegt Antkowiak. ‘Het opent aantrekkelijke vooruitzichten op het gebied van zachte robots, microfabricatie en materiaalwetenschap in het algemeen.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.