Hirîra pîrikê (Spider silk)

Hevrîşima pîrikê fîberek proteînî ye ku ji aliyê pîrikan ve tê Hilberandin. Pîrik hevrîşimê ji bo armancên cûrbecûr bi kar tînin, di nav de çêkirina toran û avahiyên din ku wekî xefikên zeliqok ji bo girtina Nêçîrê, ji bo girtin û bêlivkirina Nêçîrê berî jehrîkirinê, ji bo ragihandina sînyalên destdanê, an jî wekî hêlîn û qalikên Parastinê ji bo çêlikên xwe xizmet dikin. Herwiha, hevrîşim dihêle ku pîrik xwe ji cihên bilind daleqînin, tevgera hewayî pêk bînin, an jî bi şemitandinê ji nêçîrvanan birevin. Piraniya Cureyên pîrikan stûrî û taybetmendiyên zeliqokî yên hevrîşima xwe li gorî bikaranîna wê ya taybetî Cudahî nîşan dan.

Hevrîşima pîrikê fîberek Proteînî an jî hevrîşimek e ku ji aliyê pîrikan ve tê çêkirin. Pîrik hevrîşimê ji bo çêkirina toran an avahiyên din bi kar tînin ku wekî xefikên zeliqok ji bo girtina Nêçîrê Fonksiyon dikin, ji bo tevlihevkirin û ragirtina Nêçîrê berî ku biqelînin, ji bo veguhestina agahdariya destdanê, an jî wekî hêlîn an qalikên ji bo Parastina çêlikên xwe. Ew dikarin hevrîşimê bi kar bînin da ku xwe ji bilindahiyê daleqînin, di hewayê de bifirin, an jî bi şemitandinê ji nêçîrvanan birevin. Piraniya pîrikan stûrî û zeliqokiya hevrîşima xwe li gorî bikaranîna wê Cudahî nîşan dan.

Carinan, pîrik dikarin hevrîşima xwe wekî Çavkaniyek xwarinê Xerc kirin. Her çend teknîk hebin ji bo bi zorê derxistina hevrîşimê ji pîrikên takekesî, berhevkirina hevrîşimê bi pîvaneke mezin ji gelek pîrikan zehmetiyên mezintir derdixe pêş li gorî berhevkirina ji organîzmayên Hilberîner ên hevrîşimê yên zêde wekî kurmên hevrîşimê.

Hemî Cureyên pîrikan hevrîşimê Hilberandin, her çend hin ji wan toran çênekin jî. Hevrîşim rolek JGirîng dilîze di pêvajoyên Cotbûn û zayînê de. Hevrîşima ku ji aliyê mêyan ve tê Hilberandin wekî rêgezek xizmet dike ji bo veguhestina sînyalên Cotbûnê yên lerzokî yên nêran, dema ku tor û xetên kişandinê ji bo feromonên zayendî yên mêyan bingehek pêşkêş dikin. Hilberandina hevrîşimê ji aliyê pîrikên nêr ve Di dema hevdîtinên zayendî de Bûyerek e ku pir caran tê dîtin li seranserê taksonên cûrbecûr. Lê belê, Fonksiyona taybetî ya hevrîşima ku ji aliyê nêran ve tê Hilberandin di Cotbûnê de hîn bi giranî nehatiye lêkolîn kirin.

Taybetmendî

Taybetmendiyên Avahîsaziyê

Hevrîşimên pîrikê rêxistineke avahîsazî ya hiyerarşîk nîşan didin. Avahiya wan a seretayî bi rêzeya amîno asîdan a proteînên wan ên pêkhatî, ku wekî spîdroîn têne zanîn, tê pênasekirin; ev proteîn bi giranî ji blokên pir dubarekirî yên glîsîn û alanînê pêk tên, ku dibe sedema dabeşkirina wan wekî kopolîmerên blokê. Li asta duyemîn, alanîn, bi zincîra xwe ya alî ya kurt, bi giranî di nav domenên krîstalî (pelên beta) yên nanofîbrîlê de cih digire. Berovajî, glîsîn bi giranî di nav matrîksa amorf de ye, ku ji avahiyên helîkal û zivirîna beta pêk tê. Têkiliya hevkar di navbera van beşên krîstalî yên hişk û herêmên nîv-amorf ên tengkirî û elastîk de, taybetmendiyên bêhempa dide hevrîşima pîrikê. Wêdetir ji proteînan, çend pêkhateyên din jî beşdarî baştirkirina taybetmendiyên fîberê dibin. Mînakî, pîrolîdîn, xwedî taybetmendiyên hîgroskopîk e ku şilbûna hevrîşimê diparêze û pêşî li êrîşên mêşan digire; ew di nav têlên zeliqok de bi pîvaneke zêde tê dîtin. Potasyûm hîdrojen fosfat di çareseriyên avî de diqete, îyonên hîdrojenê berdide da ku bigihîje pHek nêzîkî 4, bi vî rengî hevrîşimê asîdî dike û parastinê li hember hilweşîna fungî û bakteriyan a proteînê peyda dike. Tê texmîn kirin ku potasyûm nîtrat pêşî li denaturasyona proteînê di nav vê jîngeha asîdî de digire.

Termonia di sala 1994an de modelek bingehîn ji bo hevrîşimê pêşniyar kir, ku krîstalîtên di nav matrîkseke amorf de hatine bicîhkirin û bi girêdanên hîdrojenê ve girêdayî ne destnîşan kir. Paşê baştirkirinên vê modelê nasîna herêmên nîv-krîstalî û pêşxistina modelek fîbrîlar a çerm-navik ji bo hevrîşima pîrikê tê de cih girtiye, ku paşê bi karanîna mîkroskopiya hêza atomî (AFM) û mîkroskopiya elektronî ya veguheztinê (TEM) hate dîtin. Teknîkên belavkirina notronan pîvanên avahiya nanofîbrîlar, her weha domenên krîstalî û nîv-krîstalî zelal kirine.

Têkiliyek di navbera taybetmendiyên mîkroavahîsazî yên fîberan û taybetmendiyên wan ên mekanîkî yên makroskopîk de heye. Bi taybetî, herêmên rêzkirî bi giranî di fîberên kêm-dirêjkirî de bi riya deformasyonê ji nû ve rêgezkirinê derbas dikin, û rêjeya van herêmên rêzkirî bi dirêjkirina fîberê ya mezintir re gav bi gav zêde dibe.

Taybetmendiyên Mekanîkî

Her cure pîrikê û her cureyê hevrîşimê yê cuda xwedî komek bêhempa ya taybetmendiyên mekanîkî ye, ku ji bo fonksiyona xwe ya biyolojîkî ya taybetî hatiye xweşbînkirin.

Piraniya hevrîşiman, bi taybetî hevrîşima kişandinê, taybetmendiyên mekanîkî yên hêja nîşan didin. Van materyalan kombînasyonek bêhempa ya hêza kişandinê ya bilind û dirêjbûnê (duktîlîte) nîşan didin. Ev taybetmendî dihêle ku fîbera hevrîşimê berî şikestinê pîvaneke girîng a enerjiyê mêhtin bike, taybetmendiyek ku wekî hişkbûn tê zanîn, û ku ji hêla qada di bin kêşeya stres-tengasiyê ve tê temsîl kirin.

Girîng e ku hêz û hişkbûn wekî mîqdarên mekanîkî yên veqetandî bêne cuda kirin. Li ser bingeha giranî-bi-giranî, hevrîşim di hêzê de ji pola derbas dibe lê nagihîje heman hêza Kevlarê. Lêbelê, hevrîşima pîrikê ji pola û Kevlarê bêtir hişkbûnê nîşan dide.

Guhertina çavdêrîkirî ya taybetmendiyên mekanîkî yên rîsên hevrîşima pîrikê bi asta rêzkirina molekularî ya wan ve girêdayî ye. Herwiha, ev taybetmendiyên mekanîkî ji hêla faktorên hawîrdorê yên derdorê ve têne bandor kirin, bi taybetî nem û germahî.

Modula Young

Modula Young berxwedana materyalekê li hember deformasyona elastîk diyar dike dema ku dikeve ber hêza kişandinê. Berevajî hişkiya materyalên mîna pola an Kevlarê, hevrîşima pîrikê bi nermbûn û elastîkbûna xwe tê nasîn, ku di encamê de modula Youngê ya wê kêmtir e. Dane ji Danegîra Spider Silkome destnîşan dike ku hevrîşima Ariadna lateralis modula Youngê ya herî bilind di nav hevrîşiman de nîşan dide, ku 37 GPa ye, berevajî 208 GPa ji bo pola û 112 GPa ji bo Kevlarê.

Hêza Kişandinê

Hêza kişandinê ya hevrîşima kişandinê wekî pola alloyî ya bilind e, ku di navbera 450 û 2000 MPa de ye, û nêzîkî nîvê hêza fîlamentên aramid ên mîna Twaron an Kevlar e, ku digihîjin 3000 MPa. Dane ji Danegîra Spider Silkome destnîşan dike ku hevrîşima Clubiona vigil hêza kişandinê ya herî bilind nîşan dide.

Tîrbûn

Bi giranî ji proteînê pêk tê, hevrîşim nêzîkî yek-şeşê tîrbûna pola ye, ku 1.3 g/cm³ ye. Wekî encam, rîseke hevrîşimê ku dikare Dinyayê bigire, dê nêzîkî 2 kîlogram (4.4 lb) giranî bibe. Her çend pola dibe ku hêzek kişandinê ya hinekî bilindtir nîşan bide (mînak, 1.65 GPa li gorî 1.3 GPa ya hevrîşima kişandinê ya pîrikê), tîrbûna hevrîşima pîrikê ya bi awayekî girîng kêmtir tê wateya ku, li gorî giranî, ew pênc caran ji pola bihêztir e.

Tîrbûna Enerjiyê

Hevrîşima pîrikê ya kişandinê tîrbûna enerjiyê ya nêzîkî 1.2×10⁸ J/m§78§ nîşan dide.

Nermbûn

Hevrîşimên pîrikê nermbûnê nîşan didin, ku hin cureyên wan dikarin heta pênc caran dirêjahiya xwe ya orîjînal a rehetkirî berî şikestinê dirêj bibin.

Hişkbûn

Taybetmendiyên sînerjîk ên hêz û nermbûnê hevrîşimên kişandinê bi hişkbûneke awarte peyda dikin, ku wekî karê şikestinê jî tê zanîn. Ev taybetmendî tê ragihandin ku wekî ya fîlamentên polîaramîd (naylonê aromatîk) ên bazirganî ye, ku di teknolojiya fîberên polîmer ên hemdem de wekî pîvan têne bikar anîn. Danegîra Spider Silkome hevrîşima Araneus ishisawai wekî xwediyê hişkbûna herî bilind destnîşan dike.

Dirêjbûn di Şikestinê de

Dirêjbûn di şikestinê de rêjeya dirêjahiya destpêkê ya tiştekî bi dirêjahiya wê ya dawîn diyar dike di xala şikestinê de. Danegîra Spider Silkome destnîşan dike ku hevrîşima Caerostris darwini di nav hemî hevrîşimên pîrikê de herî zêde tengasiyê di şikestinê de nîşan dide, ku di 65% dirêjbûnê de dişkê.

Germahî

Her çend girîngiya wê ya ekolojîk sînordar be jî, hevrîşimên sereke hêza xwe di nav rêzek germahî ya berfireh de diparêzin, ji binê -40 °C (-40 °F) heya 220 °C (428 °F). Mîna gelek materyalên din, fîberên hevrîşimê pîrikê veguherînek camê nîşan didin. Ev germahîya veguherîna camê ji hêla nem ve tê bandor kirin, ji ber ku av ji bo hevrîşimê pîrikê wekî plastîkker tevdigere.

Superkontraksiyon

Dema ku dikevin ber avê, hevrîşimên sereke superkontraksiyonê nîşan didin, dirêjahiya xwe heya 50% kêm dikin û di bin stresa kişandinê de mîna lastîkek qels tevdigerin. Gelek hîpotez ji bo bikêrhatina xwezayî ya vê bûyerê ravekirinan pêşniyar dikin, digel teoriyek girîng ku rola wê di nûvekirina torên ku bi şev hatine çêkirin de, bi karanîna şebnemê sibehê, destnîşan dike.

Performansa Herî Bilind

Pîrika Qalikê Darê ya Darwin (Caerostris darwini) hevrîşimê pîrikê yê herî zexm ê naskirî çêdike. Lêkolîn destnîşan dike ku zexmbûna fîberên wê yên bi zorê hatine ristin bi navînî 350 MJ/m³ e, digel ku hin nimûne digihîjin 520 MJ/m. Ev hevrîşimê C. darwini ji her hevrîşimê ku berê hatî belgekirin zêdetirî du caran zexmtir dike û zexmbûna Kevlarê ji deh caran zêdetir derbas dike.

Taybetmendiyên Zeliqandinê

Fîbera hevrîşimê pîrikê wekî derdanek pîrîform a du-pêkhatî dest pê dike, ku paşê di nav şêwazên taybetî yên bi navê 'dîskên pêvekirinê' de tê ristin, bi karanîna substratek hevrîşimê ya hindik. Van têlên pîrîform di bin şert û mercên hawîrdorê de polîmerîze dibin, fonksiyonek tavilê bi dest dixin û bikêrhatina xwe bêdawî diparêzin. Ew biyolojîkî-hilweşîner, pirreng, û bi materyalên hawîrdorê yên cihêreng re hevaheng dimînin. Taybetmendiyên zeliqandin û domdariyê yên van dîskên pêvekirinê ji hêla fonksiyonên taybetî yên di nav spinneretan de têne rêve kirin. Hin taybetmendiyên zeliqandinê yên hevrîşimê, ku ji mîkrofîbrîl û dorpêçên lîpîd pêk tên, taybetmendiyên mîna benîştê nîşan didin.

Sepan

Hemî cureyên pîrikan hevrîşim çêdikin, digel ku pîrikên takekesî dikarin heya heft cureyên hevrîşimê yên cihêreng çêbikin, her yek ji bo sepanên taybetî hatî çêkirin. Ev berevajî hevrîşimên kêzikan e, ku tê de takekesek bi gelemperî tenê yek cure çêdike. Pîrik hevrîşiman bi awayên cihêreng bikar tînin, li gorî taybetmendiyên bêhempa yên her hevrîşimê. Pêşveçûna pîrikan bi zêdebûna tevlihevî û bikêrhatina hevrîşimên wan re paralel bûye, ji torên lûleyî yên kevnar ên 300–400 mîlyon sal berê ber bi torên orbî yên tevlihev ên 110 mîlyon sal berê ve pêşve çûye.

Cureyên Hevrîşimê

Ji bo bicihanîna hewcedariyên sepanên ekolojîk ên cihêreng, cureyên hevrîşimê yên cihêreng hewce ne, her yek taybetmendiyên cûda nîşan dide, çi wekî fîberên takekesî, avahiyên fîberî, an globûl. Van kategoriyan hem benîşt û hem jî fîberên avahîsaziyê dihewînin. Cureyên fîberê yên taybetî ji bo piştgiriya avahîsaziyê têne bikar anîn, lê yên din avahiyên parastinê çêdikin. Hin hevrîşim vegirtina enerjiyê ya bi bandor nîşan didin, lê yên din bi bandor lerizînan vediguhezînin. Her cureyek hevrîşimê ya bêhempa di girêkên taybetî de tê sentez kirin, bi vî awayî têkiliyek rasterast di navbera jêderka girêkî ya hevrîşimê û sepana wê ya fonksiyonel de ava dike.

Pîrik xwedî avahiyên toşpî yên cihêreng in, ku her yek ji bo çêkirina hevrîşim bi taybetmendiyên cuda ji bo karên cûrbecûr pispor e. Van sepanan çêkirina stargehê, çêkirina torê, mekanîzmayên parastinê, girtin û bêlivkirina nêçîrê, parastina kîsika hêkan, û livînê dihewînin, wek mînak çêkirina têlên "gossamer" yên zirav ji bo firînê an jî têlekî kişandinê ji bo daketina kontrolkirî.

Çêkirina Hevrîşim û Rêjkirina Têlan

Hilberîna hevrîşimê pîrikê ji senteza piraniya biomateryalên fîberî yên din cuda ye, ji ber derxistina wê ya li gorî daxwazê ji toşpîyên pispor, bi karanîna materyalek pêşîn, ne ku mezinbûna domdar a ku taybetmendiya avahiyên wekî dîwarên şaneyên Rwekan e.

Pêvajoya çêbûna têlan dest pê dike dema ku têlekî hevrîşimê ji laşê pîrikê tê kişandin, tevgerek ku dikare ji hêla pêvekên pîrikê, kişandina wê ya gravîtasyonê di dema daketinê de, an jî bi rêyên din ên mekanîkî ve were hêsankirin. Navdêra "rêjkirin" hinekî ne rast e, ji ber ku ew zivirandinê dihewîne, tevgerek ku di vê pêvajoya biyolojîk de cih nagire; ev têgîn ji analogiyek bi çerxên rêjkirina tekstîlê derketiye. Di bingeh de, hilberîna hevrîşimê formek pultrusionê ye, mîna extrusionê, lê bi awayekî krîtîk ji hêla wê rastiyê ve tê cûdakirin ku hêza ajotinê bi kişandina fîbera nûjen tê sepandin, ne ku bi derxistina wê ji bendavekê. Ev fîber di nav rêzek toşpîyên hevrîşimê re derbas dibe, ku dibe ku gelek û ji cûreyên cihêreng bin.

Morfolojiya Toşpîya Hevrîşimê

Pêkhateya derve, ya xuya ya pergala toşpîya hevrîşimê wekî spinneret tê binavkirin. Pîrik bi gelemperî di navbera du û heşt spinneretan de ne, gelek caran di cotên sîmetrîk de hatine rêzkirin, digel ku hejmara rastîn li gorî tevliheviya cureyan diguhere. Herwiha, toşpîyên pispor bi xwe di nav cureyan de cihêrengiyek berbiçav nîşan didin, ji avahiyên hêsan ên mîna kîsikê bi yek vekirîbûnê heya toşpîyên ampullate yên tevlihev, pir-segmentî yên ku taybetmendiya pîrikên tor-çêker ên hevrîşimê zêrîn in.

Bi awayekî hundirîn, li paş her spinneretekê li ser rûxara pîrikê, toşpîyek heye, ku nûnertiyek wê ya giştî di nîgara pêvekirî de tê xuyang kirin.

Taybetmendiyên Toşpîyan

1. Beşa destpêkê, ya herî çepê ya toşpîyê wekî beşa derdanê an dûvikê tê nasîn. Dîwarên wê yên hundirîn ji şaneyên berpirsiyar ên derdana proteînên Spidroin I û Spidroin II pêk tên, ku pêkhateyên sereke yên hevrîşimê kişandinê yê pîrikê ne. Van proteînan di destpêkê de wekî dilopên ku gav bi gav dirêj dibin, xuya dibin, di nav fîbera pêşkeftî de kanalên dirêjkirî çêdikin, avahiyek ku tê texmîn kirin ku beşdarî pêşîlêgirtina şikestinan an hêsankirina mekanîzmayên xwe-başkirinê dibe.
2. Li dû beşa derdanê ampulla ye, ku wekî kîsikek depokirinê kar dike. Ev ode hevrîşimê xav ê nerêjkirî di rewşek mîna gel de digire û diparêze. Herwiha, ampulla proteînan derdixe ku paşê li ser rûxara fîbera gihîştî qatek çêdikin.
3. Beşa qifkê ji bo ku bi lez qebareya mezin a kîsika depokirinê teng bike kar dike, wê vediguherîne qebareya tengtir a borîka paşîn a tengbûyî.
4. Beşa dawîn lûleya tengbûyî ye, ku cihê sereke yê çêbûna fîberê temsîl dike. Ev lûle ji lûleyeke hîperbolîkî ya tengbûyî pêk tê, ku bi gelek zivirînên tûj tê nîşankirin, û bi valveyekê diqede ku nêzîkî dawiya wê ye, ji wir spîgot fîbera hevrîşimê ya hişkbûyî derdixe. Tengbûna hîperbolîk hevrîşimê nehatî ristin dixe bin stresa qirçînê ya dirêjkirinê ya domdar, ku di çêbûna fîberê de faktoreke girîng e. Rûyê hundir ê vê beşê ji xaneyan pêk tê ku danûstendina îyonan hêsan dikin, pH ya hevrîşimê ji rewşeke bêalî ber bi rewşeke asîdî ve kêm dikin, û avê ji fîbera nû derdixin. Bandorên hevkar ên stresa qirçînê, danûstendina îyonî, û guherandina pH bi hev re veguherînek qonaxê di hevrîşimê şilayî de çêdikin, ku dibe sedema tîrbûna wê di nav fîbereke proteînî ya hişk de ku rêkûpêkiya molekulî ya bilind nîşan dide. Spîgota li dawiya lûleyê lêvên wê hene ku fîberê dorpêç dikin, bi vî awayî pîvana wê rêkûpêk dikin û herwiha beşdarî ragirtina avê dibin.
5. Valveyek nêzîkî dawiya lûleyê ye. Tevî ku berî demekê hatibû dîtin, fonksiyona wê ya fîzyolojîkî ya rastîn hîn jî kirdeyek nîqaşên zanistî yên herrik e. Rolên ku têne texmîn kirin ev in: hêsankirina ji nû ve destpêkirin û ji nû ve girêdana fîberên şikestî, wek pompeyek helîkî kar kirin, stûrbûna fîberê rêkûpêk kirin, û/an jî fîberê di dema daketina pîrikê de girtin. Herwiha, paralelên fonksiyonel ên di navbera vê valveyê û çapxaneya hevrîşimê ya di kurmên hevrîşimê de, di derbarê beşdariyên wan ên têkildarî hilberîna hevrîşimê di van organîzmayên cihêreng de, jî mijarên lêkolîna herrik in.

Di tevahiya pêvajoyê de, hevrîşim tevnê nematic nîşan dide, mîna ya krîstalek şilayî. Ev taybetmendî qismî ji ber konsantrasyona proteînê ya bilind a hevrîşimê ye, ku nêzîkî 30% ji giranî li gor qebare ye. Rewşeke wusa dihêle ku hevrîşim di qonaxeke şilayî de di nav lûleyê re derbas bibe, di heman demê de rêkûpêkiya xwe ya molekulî diparêze.

Pergala spîneretê ya Araneus diadematus (pîrika xaçê ya baxçeyê) ya mezin, ku amûreke ristinê ya tevlihev nîşan dide, ji gelek rijênan pêk tê, ku paşê têne hûrgulî kirin. Mîmarek rijênî ya berawirdî di pîrika reş a jinebî de jî tê dîtin.

• 500 rijênên pîrîform, ku ji bo çêkirina xalên girêdanê hatine taybetmendîkirin.
• 4 rijênên ampûllat, ku berpirsiyarê çêkirina çarçoveya torê ne.
• 300 rijênên asînîform, ku ji bo rûyê derve yê kîsikên hêkan û ji bo girtina nêçîrê têne bikaranîn.
• 4 rijênên tubulîform, ku ji bo hilberîna hevrîşimê kîsikên hêkan hatine veqetandin.
• 4 rijênên agregate, ku fonksiyonên zeliqandinê pêk tînin.
• 2 rijênên koronat, ku berpirsiyarê çêkirina têlên xetên zeliqandinê ne.

Senteza Hunerî

Senteza hunerî ya hevrîşimê pîrikê di nav fîberan de du karên sereke hewce dike: çêkirina madeya xav (mîna hevrîşimê nehatî ristin ê ku di pîrikan de tê dîtin) û dubarekirina şert û mercên hilberîna xwezayî (di nav de qif, valve, lûleya tengbûyî, û spîgot). Heta niha, tenê hejmareke sînorkirî ya stratejiyan bi serkeftî hevrîşim hilberandiye ku dikare bi bandor di nav fîberan de were sentez kirin.

Madeya Xav

Hevrîşima nehatî ristin xwedî avahiyeke molekulî ye ku bi tevlihevî û dirêjahiya xwe tê nasîn. Tevî ku ev avahiya xwerû taybetmendiyên bikêr dide fîberan, Di heman demê de astengiyên girîng ji bo dubarekirina wê derdixe holê. Wekî encam, organîzmayên cihêreng di hewldanên dubarekirina pêkhateyên Proteînê yên bingehîn de wek model hatine bikaranîn. Pêdivî ye ku ev Proteîn paşê bên derxistin, paqijkirin û ristin berî ku taybetmendiyên wan bên nirxandin.

Geometrî

Hevrîşimên pîrekan, ku avahiyeke molekulî ya nisbeten hêsantir nîşan didin, pêdivî bi pergalên boriyan ên tevlihev heye da ku çêkirina fîberên bi bandor hêsan bikin. Çend rêbaz hatine lêkolînkirin:

Rêbaza Şiringe û Derziyê

Di vê rêbazê de, materyalê xav bi rêya Şiringe û derziyeke vala tê ajotin.

Tevî ku ev Teknîk erzan û hêsan e ku were bicîhanîn, Lê belê ew tenê bi awayekî nebaş nêzîkî morfolojiya Toşpî ya xwezayî û şert û mercên hawîrdorê dibe. Fîberên ku bi vê rêbazê têne hilberandin Gelek caran pêdivî bi dehidrasyona kîmyewî heye, bi karanîna madeyên wekî metanol an aseton (ku ji aliyê hawîrdorê ve nexwestî ne), da ku hişkbûnê pêşve bibe. Herwiha, dibe ku dirêjkirina paşîn a fîberan pêwîst be da ku bigihîje taybetmendiyên materyalê yên xwestî.

Rûxarên Superhîdrofobîk

Danîna Bişêvka hevrîşima pîrekan li ser Rûxareke superhîdrofobîk, çêkirina pelên hevrîşima pîrekan, perçeyan û nanotelan hêsan dike.

Pel

Xwe-civîna hevrîşimê li ser navberên Şilayî-Gazê yên rawestayî yên Bişêvkekê, pelên zexm û xurt dide. Ev pel niha ji bo potansiyela wan di teqlîdkirina perdeya bingehîn de Di nav de serîlêdanên modelkirina Vehûnê têne lêkolînkirin.

Mîkroflûîdîk

Pergalên mîkroflûîdîk avantaja kontrola rastîn pêşkêş dikin û ristina ceribandinî ya cildên piçûk ên fîbera nehatî ristin gengaz dikin; Lê belê, mesrefên sazkirin û pêşkeftina wan a destpêkê girîng in. Tevî van mesrefan, patenta vê teknolojiyê hatiye dayîn, û fîberên bi berdewamî hatine ristin ku bi rêya mîkroflûîdîkê hatine hilberandin gihîştine serîlêdana bazirganî.

Elektrospinning Teknîkeke baş-sazkirî ye ku tê de Şilayî Di nav Bendavekê de tê girtin, ku dihêle ew bi rêya çalakiya Mûdemarî derkeve. Substrateke gihîner Di binê Şilayiyê de ye, û cudahiyeke potansiyela elektrîkê di navbera Şilayî û substratê de tê damezrandin. Ev cudahiya potansiyelê dibe sedem ku Şilayî ber bi substratê ve were kişandin, di encamê de fîberên piçûk ji xala Emîsyonê ya wan, ku wekî konê Taylor tê zanîn, ber bi substratê ve têne avêtin, Di dema derbasbûnê de hişk dibin. Ev metodolojî hilberîna fîberên nanopîvan hem ji hevrîşima Bi xwezayî hatî derxistin û hem jî ji fîbroîna hevrîşima nûjenkirî hêsan dike.

Geometrîyên Alternatîf û Serîlêdan

Alternative Geometries and Applications

Wêdetirî fîberên kevneşopî, hevrîşim dikare bi şêweyên cûrbecûr û pîvanên din were çêkirin, di nav de kapsulên gogî ji bo gihandina dermanan, skeletên şaneyan ji bo endezyariya vehûnan û başkirina birînan, herwiha wekî pêkhateyên ji bo tekstîl, kozmetîk û pêçanan, di nav gelek sepanên din de. Proteînên hevrîşima pîrikê dikarin li ser rûberên superhîdrofobî xwe-kom bikin da ku nanotel û pelikên dor ên bi mezinahiya mîkron çêbikin. Herwiha, proteînên hevrîşima pîrikê yên rekombînant dikarin li ser rûbera şilayî-hewayî ya bişêvkek rawestayî xwe-kom bikin, û nanomembranên proteîn-derbasbar, zexm û nerm çêbikin ku zêdebûna şaneyan pêşve dibin. Sepanên pêşerojê yên van nanomembranan veguheztina çerm û membranên piştgirîker di nav pergalên lebat-li-ser-çîp de dihewînin. Bi taybetî, ev nanomembran bi serfirazî hatine bikar anîn da ku modelek rawestayî ya in-vitro ya damarek xwînê ava bikin.

Hevrîşima Pîrikê ya Sentetîk

Dubarekirina şert û mercên tevlihev ên pêwîst ji bo hilberîna fîberên hevrîşima pîrikê bi taybetmendiyên mîna hevrîşima xwezayî, ji bo lêkolîn û hewldanên hilberînê yên nû gelek astengî derxistiye holê. Bi bikaranîna endezyariya genetîk, cureyên cûrbecûr ên organîzmayan, di nav de bakteriyên E. coli, hevîrtirşk, riwek, kurmên hevrîşimê û cureyên din ên ajalan, hatine endezyarkirin da ku proteînên mîna hevrîşima pîrikê sentez bikin. Lê belê, van proteînên endezyarkirî, li gorî yên ku rasterast ji pîrikan têne girtin, taybetmendiyên cûda nîşan didin. Derxistina van fîberên proteînê di nav jîngehek şil de wekî "şil-dirûn" tê binavkirin. Vê pêvajoyê bi serfirazî fîberên hevrîşimê bi pîvanên ji 10 heta 60 µm çêkiriye, ku ev yek berevajî pîvanên 2.5–4 µm yên ku di hevrîşima pîrikê ya xwezayî de têne dîtin e. Wekî encam, hevrîşimên pîrikê yên çêkirî, ku ji hevrîşima dragline ya xwezayî kêmtir û hêsantir proteînan dihewînin, bi gelemperî nêzîkî nîvê pîvan, hêz û nermbûna hevrîşimên xwezayî nîşan didin.

Pêşketinên Lêkolînê

• Di Adara 2010an de, tîmek lêkolînê li Enstîtuya Pêşketî ya Zanist û Teknolojiyê ya Koreyê bi serfirazî bakteriyên E. coli endezyar kirin, bi tevlêkirina genên taybetî ji cureya pîrikê Nephila clavipes, da ku rasterast hevrîşima pîrikê hilberînin. Ev rêbaza nûjen hewcedariya derxistina hevrîşimê ji pîrikan ji holê radike.
• Proteînek hevrîşima pîrikê ya sentetîk, bi giraniya 556 kDa, bi bikaranîna 192 motîfên dubarekirî yên ku ji spîdroîna dragline ya N. clavipes hatine girtin, hate endezyarkirin. Vê proteîna endezyarkirî taybetmendiyên mekanîkî yên mîna hevwateya xwezayî nîşan da, di nav de hêza kişandinê ya 1.03 ± 0.11 GPa, modula 13.7 ± 3.0 GPa, dirêjbûna 18 ± 6%, û zexmbûna 114 ± 51 MJ/m3.
• AMSilk bi serfirazî spîdroîn bi bikaranîna senteza bakteriyan pêş xist.
• Bolt Threads bi rêya fermentasyona hevîrtirşkê spîdroînek rekombînant endezyar kir, bi mebesta sepandina wê di fîberên cil û berg û kelûpelên lênêrîna kesane de. Pargîdanî paşê hilberên cil û bergên bazirganî yên yekem ên ku ji hevrîşima pîrikê ya rekombînant hatine çêkirin, ku di bin marqeya Microsilk de têne firotin, wekî mînak girêk û kumên hirî, dan destpêkirin.
• Kraig Biocraft Laboratories lêkolînên ku li Zanîngehên Wyoming û Notre Dame hatibûn kirin bikar anî da ku kurmên hevrîşimê yên genetîkî hatine guhertin pêş bixe, yên ku dikarin hevrîşimê pîrikê Hilberandin.
• Nexia, fîrmayek biyoteknolojiyê ya Kanadayî ya ku niha neçalak e, bi serfirazî Proteîna hevrîşimê pîrikê di nav bizinên transgenîk de Hilberandin. Şîrê van bizinan mîqdarên girîng ên Proteînê dihewand, bi taybetî 1–2 gram Proteînên hevrîşimê di lîtreyekê de. Hewldanên paşîn ên ji bo zivirandina vê Proteînê bo fîberên mîna hevrîşimê pîrikê yê xwezayî, fîberên bi hêzek ji 2–3 gram di deniyerekê de Hilberandin. Nexia Teknîkek zivirandina Şil bikar anî, bi derxistina Bişêvka Proteîna hevrîşimê di nav kunên piçûk de ji bo teqlîdkirina spinneretek xwezayî; Lê belê, ev rêbaz ji bo dubarekirina taybetmendiyên bingehîn ên hevrîşimê pîrikê yê Xwecihî têrker nehat dîtin.
• Spiber hevrîşimek pîrikê ya Sentetîk pêş xist, ku wekî Q/QMONOS hate destnîşankirin. Bi hevkariya Goldwin, parkayek ski ku ji vî materyalî hatibû çêkirin di sala 2016an de hate ceribandin.
• Zanyarên li Navenda RIKEN a Japonê toşpîyek çêkirî sêwirandin ku dikare Mîmariya molekulî ya hevrîşimê pîrikê dubare bike. Vê Pergalê mekanîzmayên mîkrofluidîk ên rast bikar anî ji bo rêberiya Proteînan ku bi xwe-civandinê bibin fîberên fonksiyonel. Metodolojiyê sepandina Pesto ya neyînî dihewand ji bo kişandina, ne ku pêşvebirina, Bişêvka spidroinê di nav Amûrê de. Fîberên ku bi vê Pêvajoyê hatin Hilberandin, Avahiyek hiyerarşîk nîşan dan ku bi fîberên xwezayî re hevaheng bû.

Lêkolîn

Serlêdanên Mirovî

Yekem hewldana belgekirî ya ji bo tevnandina qumaşê ji hevrîşimê pîrikê di sala 1709an de pêk hat, dema ku François Xavier Bon rêbazek mîna Hilberandina hevrîşimê kurmê hevrîşimê bikar anî ji bo tevnandina hevrîşimê, ku ji kokonên hêkên pîrikê dihat, bo çorap û destan. Pênc dehsal şûnda, mîsyonerê Cizwît Ramón M. Termeyer amûrek ji bo pêçandinê çêkir ji bo rasterast berhevkirina hevrîşimê pîrikê ji pîrikan, ku veguherîna wê bo têlan gengaz kir. Tevî van nûbûnan, ne Bon û ne jî Termeyer nekarîn mîqdarên bazirganî yên bikêr Hilberandin.

Pêşketina Teknîkên Hilberîna Rêzî ya hevrîşimê pîrikê serlêdana wê di hilberên leşkerî, bijîşkî û xerîdar de hêsan kiriye, di nav de zirxên balîstîk, pêlavên werzîşê, kelûpelên lênêrîna kesane, pêlavên ji bo implantên pêsîrê û kateteran, pompên însulînê yên mekanîkî, cilên modayê, û cilên derve. Lê belê, ji ber dijwariyên bingehîn ên di derxistin û Pêvajoyê de, tekstîla herî girîng a naskirî ku ji hevrîşimê pîrikê hatî çêkirin, qumaşek zêrîn-reng ê 11-bi-4-ling (3.4 bi 1.2 m) dimîne ku di sala 2009an de li Madagaskarê hate Hilberandin. Vê afirandinê hewcedariya çar-salî ya heştê û du kesan kir ji bo berhevkirina zêdetirî mîlyonek pîrikên orb ên zêrîn û derxistina hevrîşimê wan. Herwiha, di sala 2012an de, fîberên hevrîşimê pîrikê di çêkirina komek têlên kemanê de hatin bikar anîn.

Serlêdanên Bijîşkî

Di dîrokê de, cotkarên ku li çiyayên Karpat ên başûr dijiyan, lûleyên ku ji aliyê pîrhevokên Atypus ve hatibûn çêkirin, didan ber hev û qata wan a hundirîn li birînan didan. Hate ragihandin ku ev rêbaz başbûnê pêş dixe û bi çerm re yek dibe, ev bûyer ji ber taybetmendiyên antîseptîk ên hevrîşimê û naveroka wê ya bilind a vîtamîn K, ku dikare di xwîn-cemidandinê de bibe alîkar, tê hesibandin. Herwiha, hevrîşimê N. clavipes ji bo potansiyela wê di lêkolîna nûjenkirina noronên memikan de hatiye lêkolîn kirin.

Serlêdanên Zanistî û Teknolojîk

Di dîrokê de, hevrîşimê pîrhevokan wekî materyalek ji bo xaçên dîtinê di amûrên optîkî yên cûrbecûr de xizmet kiriye, di nav de teleskop, mîkroskop û dîtinên tivingên teleskopîk. Di sala 2011an de, fîberên hevrîşimê hatin bikaranîn ji bo çêkirina şêweyên belavbûnê yên tevlihev li ser sînyalên înterferometrîk ên N-qelîşî, ev teknîk ji bo ragihandinên optîkî girîng e. Herwiha, hevrîşim di pêşxistina biyolensan de hatiye bikaranîn, ku dema bi lazeran re werin yekkirin, dikarin çêkirina wêneyên hundirîn ên bi çareserî bilind ên laşê mirov hêsan bikin.

Hevrîşim hatiye bikaranîn da ku armancên fusiona girtina înertial di dema pêxistina lazerê de rawestîne, ji ber elastîkiya wê ya girîng û rêjeya enerjî-bo-şikestinê ya bilind, tevî di germahiyên krîogenîk ên di navbera 10–20 K de jî. Wekî din, kompozîsyona wê ya elementên bi hejmara atomî ya sivik misoger dike ku ew di dema tîrêjkirinê de tîrêjên X dernaxe, ku wekî din dikare armancê pêş-germ bike û bi vî awayî cûdahiya pesto ya ji bo fusionê pêwîst zêde bike.

Çavkanî

"The Silk Spinners," bernameyeke BBCyê, li ser ajelên ku hevrîşim çêdikin lêkolîn dike.

• "The Silk Spinners", bernameyeke BBCyê li ser ajelên ku hevrîşim çêdikin.
• Meadows, R. (2014, 5 Tebax). Çawa Pîrhevok Hevrîşimê Dirêsin. PLOS Biology, 12(8), e1001922. doi:10.1371/journal.pbio.1001922. PMC 4122354. PMID 25093404.Rejcek, P. (2019, 11 Nîsan). Tora Tevlihev a Veguherandina Hevrîşimê Pîrhevokan bo Materyalek Super. Singularity Hub. Hate girtin 24 Nîsan, 2019.
• Hevrîşimê pîrhevokan ê sentetîk ji yê rastîn bihêztir û dijwartir e. (2021, 21 Tîrmeh). New Atlas. Hate girtin 21 Tîrmeh, 2021.
• DNAya rekombînant behsa molekulên DNAyê dike ku di asta molekulî de bi destwerdana mirovî hatine endezyarkirin, û di encamê de rêzikên DNAyê yên nû çêdibin.