Perlahan tapi pasti, Kami membuat baik pada gadget yang kami bayangkan, sebagai anak -anak, bahwa masa depan akan berlaku. Tonton video Penny Brown dari Inspektur Gadget? Memeriksa. Tricoder starfleet dari Star Trek? Hampir sampai. Tapi penembakan web? Web-Slinging? Itu bukan salah satu kita Sungguh Pikiran akan membuat crossover. Dan itu tidak persis dalam rencana untuk ilmuwan yang telah membuat web yang kuat, lengket, dan berputar-putar menjadi kenyataan, Marco Lo Presti, dari Silklab Universitas Tufts.
Kembali pada tahun 2020, Lo Presti, seorang asisten profesor peneliti di bidang teknik biomedis, sedang mengerjakan tantangan perekat bawah air. Bahan pertama yang ia pilih untuk dikerjakan terbuat dari sutra dan dopamin, kombinasi yang populer karena meniru cara kerang tetap kuat pada permukaan batu di air – sesuatu yang telah berguna dalam aplikasi lain.
“Saat menggunakan aseton untuk membersihkan gelas dari zat sutra dan dopamin ini,” katanya, “Saya perhatikan itu sedang menjalani transisi ke dalam format padat, menjadi bahan yang tampak web, menjadi sesuatu yang tampak seperti serat. Saya menunjukkan botol ke fio, dan kami segera mulai berpikir tentang bagaimana kami bisa membuat perekat jarak jauh [a substance that sticks to an object from a distance] keluar dari itu. “
Fio adalah Fiorenzo Omenetto, Profesor Teknik di Tufts dan “Puppeteer” Silklab. “Kami ingin mengatakan bahwa setiap percobaan direncanakan dengan susah payah dengan persamaan dan banyak pemikiran ke depan, tetapi ini benar -benar tentang koneksi,” katanya. “Anda menjelajah dan bermain dan Anda menghubungkan titik -titik. Bagian dari drama yang sangat diremehkan adalah di mana Anda mengatakan ‘Hei, tunggu sebentar, apakah ini seperti orang Spider-Man?’ Dan Anda menepisnya pada awalnya, tetapi bahan yang meniru kekuatan super selalu merupakan hal yang sangat, sangat baik. ”
Sebelum Lo Presti dapat mengalihkan perhatiannya ke jaring -jaring yang tidak disengaja ini, dia harus menyelesaikannya kertas pada perekat bawah air menggunakan biomolekul, yang dia lakukan pada tahun 2021. Banyak Pekerjaan silklab adalah “terinspirasi bio” oleh laba-laba dan ulat sutra, kerang dan teritip, lendir cacing beludru, bahkan anggrek tropis-jadi mencari tahu apakah jaring lengket ini bisa menjadi sesuatu yang berguna mungkin tampak seperti langkah yang mudah bagi tim.
Namun, Lo Presti menunjukkan bahwa sementara bahan baru meniru benang laba -laba, “tidak ada laba -laba yang mampu mengeluarkan, untuk menembakkan aliran larutan, yang berubah menjadi serat dan melakukan penangkapan jarak jauh dari objek yang jauh.” Setidaknya ini adalah sesuatu yang baru, setidaknya untuk dunia nyata.
Tapi sebagai makalah penelitian Bahan fungsional canggih Catatan – Karakter Karakter Fiksi. Di Stan Lee dan Steve Ditko’s Original 1960 -an Comic Books, dimulai dengan Fantasi Luar Biasa #15Peter Parker membangun “perangkat kecil,” yang diikat ke setiap pergelangan tangan dan dipicu oleh tekanan jari, untuk menghasilkan untaian ‘jaring laba -laba’ yang dapat dikeluarkan. Pada saat pertengahan 2000-an Sam Raimi Spider-Man Films, penembakan web beralih dari gadget spinneret yang dikenakan pergelangan tangan ke bagian organik dari transformasi superhero-nya.
Video: Marco Lo Presti, Tufts University Silklab
Dari fiksi ilmiah menjadi kenyataan
Di laboratorium kehidupan nyata di Medford, Massachusetts, evolusi yang benar-benar web-slinging dimulai ketika Lo Presti dan rekan-rekannya menembakkan aliran tipis fibroin sutra mereka (kepompong ngengat sutra Jepang, direbus dan dipecah menjadi protein) dan kombinasi dopamin melalui a jarum. Ini awalnya dikeluarkan langsung ke dalam “mandi” aseton, yang memicu pemadatan zat menjadi hidrogel.
Tim kemudian memutuskan untuk menambahkan aseton yang sangat penting ini ke dalam lapisan luar jarum koaksial, mengelilingi sutra dan dopamin di lapisan jarum bagian dalam untuk memungkinkan cairan menembak langsung ke udara. Saat aseton menguap di udara, dopamin mempercepat proses pemadatan zat, menciptakan serat yang lengket, kuat, dengan menarik air menjauh dari sutra-sesuatu yang biasanya memakan waktu berjam-jam.
Dengan inspirasi budaya pop yang jelas dalam pikiran, ini adalah tempat yang bekerja keras tim. “Kami sedang mencari melakukan sesuatu di udara,” Lo Presti mengatakan, “Jadi beradaptasi dan membuat perangkat teknik, studi tentang aliran, jarum koaksial, agar serat dikeluarkan di udara – di situlah kami mulai mendapatkan Benar -benar bersemangat. “
Tim mulai bereksperimen dengan kekuatannya, menembak serat untuk menangkap dan mengangkat benda-benda termasuk kepompong, baut baja stainless 2 gram dan blok kayu 5 gram dari 12 sentimeter jauhnya. Bit demi sedikit, mereka menyempurnakan solusi mereka dengan bahan tambahan untuk mengubah apa yang mampu dilakukan: biopolimer bernama chitosan untuk memberikan serat hingga 200 kali lebih banyak kekuatan tarik dan buffer borat untuk meningkatkan perekat pada objek dengan 18 kali.
“Kami sekarang dapat menangkap objek hingga 30 atau 35 sentimeter jauhnya dan mengangkat objek sekitar 15 hingga 20 gram,” kata Lo Presti. Serat sutra melakukan yang terbaik pada kardus dan kayu, baik secara instan maupun setelah 10 menit, tetapi juga mengerjakan bahan seperti plastik, kaca, dan logam. Menguji kondisi dunia nyata, para peneliti menggunakan serat pemintalan udara untuk mengambil tabung lab plastik kecil yang mengambang di atas air, dan pisau bakar baja tahan karat, sebagian terkubur di pasir.
Jadi, kemampuan Spider-Man kapan? “Semua orang ingin tahu apakah kita akan bisa berayun dari bangunan,” kata Omenetto dengan senyum masam. Tapi kita belum sampai di sana – begitu jauh tim silklab itu sendiri berspekulasi tentang beberapa penggunaan potensial untuk materi: pengambilan objek yang hilang di bawah air, mungkin, atau drone yang menangkap sesuatu di lingkungan yang terpencil.
“Pada prinsipnya, jika Anda memiliki bahan awal dan jika Anda dapat mengontrol parameter, sifat material dasar sedemikian rupa sehingga Anda dapat melakukan hal -hal luar biasa,” Omenetto menjelaskan. “Maksudku, kamu mungkin bisa mengangkat benda yang sangat berat, tapi itu salah satu pertanyaan besar – apa yang bisa kamu angkat? Bisakah Anda menyeret sesuatu dari jarak jauh? Sutra sangat, sangat kuat, sangat sulit, dapat mengangkat beban yang luar biasa tetapi ini adalah sutra dalam bentuk alami apakah itu dari laba -laba atau ulat sutra. Tidak ada batasan mendasar dalam arah ini. ”
Lo Presti tertarik untuk mendengar dari siapa pun yang telah membaca makalahnya dan berpikir mereka mungkin membutuhkan serat sutra penembakan web. Beberapa bulan setelah ia menerbitkan karyanya tentang perekat bawah air, sebuah organisasi nirlaba yang diemail untuk menanyakan apakah itu dapat digunakan untuk menandai hiu. “Jawaban pertama saya sama sekali tidak,” katanya, “karena perekatnya terlalu kaku dan karena hiu bergerak. Tetapi saya kemudian mencoba membuat sesuatu, dan kami masih berkolaborasi dengan mereka dan mengerjakan ini. ”
Bukan tidak mungkin, Lo Presti menyarankan, bahwa hal yang sama dapat terjadi dengan proyek ini dan bahwa kecepatan, jarak, dan kekuatan serat penangkapan objek juga dapat ditingkatkan dengan pekerjaan yang lebih berdedikasi dari tim. Contoh “kecil” pertama ini adalah untuk menunjukkan kemungkinan material, tetapi meningkatkan dan menyesuaikannya untuk aplikasi tertentu mungkin menjadi kunci untuk mengungkap potensi sebenarnya.
