Ämblikuvõrgu vastupidavuse tagavad kohalikud ohverdused
Toimetas Jaan-Juhan OidermaaItaalia ning USA teadlasterühm on hariliku ristämbliku võrgu käitumist jäljendavaid arvutisimulatsioone kasutades leidnud, et ämblike võrgu vastupidavus põhineb ämblike poolt kasutatava siidi ehituses, mis takistab kahjustuse korral selle edasist levikut üle kogu võrgu.Siidi, mida ämblikud võrkude punumiseks kasutavad, peetakse üheks looduse imepäraseimaks materjaliks. Nende poolt kedratav kiud on kuulivestides kasutatavast kevlarist ligikaudu kümme korda tugevamad. Ämblike niidid on ülielastsed ning võivad katkemata venida oma algsest pikkusest mitmeid kordi pikemaks. Märkimisväärne on ka lisaks nende võrkude vastupidavus. Vaid imeharva võib looduses kohata värskelt punutud võrke, millel puuduvad ükskõik millised kahjustused. Võrkude omadused jäävad nendele vaatamata pea muutumatuks, sealhulgas ka nende üldine elastsus ning tugevus. Juba kuus aastat tagasi leidsid teadlased, et täiusliku kombinatsiooni tagavad beeta-lehtedeks kutsutavad kristallid. Kristallide ehitus kindlustab, et võrguniidud võivad enne rebenemist väiksema surve korral kordades venida, katkedes väljakannatamatu rõhu all. Molekulide tasemel toimuvaid protsesse ei ole aga väga lähedalt uuritud.Fenomeni otsustas vaatluse alla võtta Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi ja Turini Polütehnikumi teadlasterühm eesotsas Markus Buehler'iga. Siidi käitumise uurimiseks arendasid nad välja vastava arvutisimulatsiooni, kus oli võimalik muuta nii võrgule mõjuvat rõhku, kui ka siidi omadusi. Töörühm avastas, et siidi tugevus muutub kasvava surve korral mittelineaarselt. Mil väiksema rõhu korral on siidi tugevus üle kogu võrgu sama, ei kehti see suurema surve korral. Rõhu kasvades hakkab üha enam survest kandma survepunktile lähemal asuv piirkond.Sellegipoolest on võrgu tugevusel paikkondlikult omad piirid. Alati leidub ka murdepunkt, kus molekulide omavahelised sidemed ei suuda enam survele vastu panna. Simulatsioonis kasutatud võrk rebenes 1400 MPa (megapaskalit) rõhu all, võrdluseks on atmosfääri rõhk ligikaudu 100 kPa (kilopaskalit). Võrgu deformatsioon oli 67%. Näitajaid hoiti simulatsioonides muutumatuna. Edasiste katsete käigus leiti, et võrgu käitumine oli sarnane ükskõik millises selle punktis. Viimaks uuriti, kas simulatsioonides kogetu kehtib ka reaalses elus.Loodusliku päritoluga võrkudele rakendati simulatsioonides kasutatutele sarnaseid rõhke. Tulemused kinnitasid töörühma ootusi. Võrk ohverdas rebenemiseni viiva surve korral ainult murdosa oma suurusest, et ennast tervikuna päästa. Vahe seisnes ainult võrguniitide tegelikkus tugevuses. Ämblike võrguniit erineb seega mitmetest teistest bioloogilise päritoluga kandestruktuuridest. Võrdluseks üritavad luud nendele osutavat survet võimalikult ühtlaselt üle kogu selle ulatuse jagada. Samas võivad sellel väljakannatamatu rõhu all olla katastroofilised tagajärjed.Töörühm loodab, et uurimuse tulemusi saab kasutada mitmetes erinevates konstruktsioonides, alates raudtee- sildadest lõpetades autodega. Looduses kohatav nähtus võiks pikemas perspektiivis viia süsteemide loomiseni, mida ei peaks edasise toimimise kindlustamiseks koheselt parandama, just nagu ämbliku võrku. Siiski on hetkel siidi omadusi äärmiselt raske teistele materjalidele üle kanda. Järgmise sammuna plaanib teadlasterühm seega uurida, mis vaatluse alla võetud protsesside ajal materjalis nanoskaalal toimub.Töörühma uurimus ilmus ajakirjas Nature .
