Znajdź zawartość

Materiały plastikowe znajdują się w użyciu już od kilku dziesięcioleci. Poszukując nowych rozwiązań, producenci napotykają jednak na poważne ograniczenie: niemożność bezpośredniego obserwowania wpływu mikroskopowej budowy materiału na właściwości mechaniczne. Cząsteczki syntetycznych polimerów są zwyczajnie zbyt małe, czego nie można już powiedzieć o biopolimerach, np. włóknach mięśniowych. To właśnie zainspirowało specjalistów z zespołu profesora Andreasa Bauscha z Technische Universität München (TUM). Gdy film polietylenowy jest silnie rozciągany, staje się w wyniku reorganizacji łańcuchów polimerowych bardziej odporny na rozrywanie, a to ważna cecha w przypadku plastikowych toreb na zakupy. Pod wpływem częstych naprężeń niektóre elastyczne polimery - gumy napełnione - stają się natomiast bardziej miękkie. Zjawisko to zostało nazwane efektem Mullinsa (od nazwiska swojego odkrywcy Leonarda Mullinsa). Dotąd nie było jednak wiadomo, co dokładnie dzieje się z łańcuchami polimerowymi poddanymi działaniu naprężeń, a przecież zrozumienie procesów z poziomu molekularnego pozwoliłoby wynalazcom nowych plastików oszczędzić dużo czasu i pieniędzy. Ekipa Bauscha wykorzystała białko kurczliwe mięśni, a mianowicie aktynę w formie włókienkowej (aktynę F). Utworzono nową sieć polimerową. Co ważne, filamenty aktynowe są widoczne pod konfokalnym mikroskopem fluorescencyjnym, dzięki czemu po przyłożeniu do materiału naprężeń można było obserwować ruchy pojedynczych włókien. Korzystając z reometru, który pozwala określić właściwości mechaniczne materiału, a także ze wspomnianego mikroskopu, Niemcy widzieli zachowanie sieci filamentów aktynowych podczas mechanicznej deformacji i mogli je sfilmować w trójwymiarze. W ten sposób naukowcy uzyskali modelowy system, który rzucił nieco światła na procesy molekularne leżące u podstaw efektu Mullinsa, a także zjawiska odwrotnego, czyli twardnienia materiały pod wpływem powtarzających się naprężeń. Powodem zmiany właściwości mechanicznych była, jak można się domyślić, rozległa reorganizacja sieci.