Có nhiều phương pháp khác nhau để tạo ra tơ nhện, một số phương pháp bao gồm việc hòa tan tơ tằm, vật liệu có độ bền yếu hơn nhưng dễ sản xuất hơn cùng với các phụ gia, nhưng kết quả vật liệu thường không mang những đặc tính đặc biệt bất thường của những sợi lên mạng nhện và rất khó sản xuất với quy mô lớn.
Trong một nghiên cứu mới, GS TS Lin Zhi thuộc Trường Khoa học Đời sống, Đại học Thiên Tân, Trung Quốc cùng các đồng nghiệp phát triển một phương pháp nhằm tăng cường sức mạnh cho tơ tằm bằng phương pháp, hòa tan tơ tằm trong natri cacbonat hoặc papain, một loại enzyme từ đu đủ, sau đó ủ nguyên liệu thu được trong bồn nước chứa đường, etanol, kẽm và các ion sắt và tái tạo lại sợi tơ.
GS Lin nói: “Phát hiện của chúng tôi đảo ngược nhận thức trước đây cho rằng, tơ tằm không thể cạnh tranh với tơ nhện về hiệu suất cơ học. Phát hiện này mở ra một phương pháp đầy hứa hẹn sản xuất lụa nhân tạo bền vững có hiệu suất kinh tế cao”.
Những loại tơ tạo thành, tùy thuộc vào phương pháp hòa tan, có những đặc tính vượt trội hơn so với các loại tơ nhện tự nhiên. Các nhà nghiên cứu phát hiện thấy lực trung bình mà tơ nhân tạo có thể chịu được mà không bị kéo giãn (lên đến 2 gigapascal), cao hơn 70% so với giá trị trung bình từ tơ nhện tự nhiên (0,9 đến 1,4 GPa). Mô-đun Young của vật liệu, thước đo về mức độ dễ dàng kéo giãn cao hơn bất kỳ loại lụa tự nhiên nào, có nghĩa là vật liệu rất chắc, gần như không co giãn.
Theo GS Lin, những đặc tính về độ cứng và độ bền của sợi tơ nhân tạo tốt hơn rất nhiều so với hầu hết những loại tơ nhện tự nhiên và đây là loại tơ nhân tạo đầu tiên đạt được bước ngoặt đó.
Giáo sư Fritz Vollrath thuộc Khoa sinh học tại Đại học Oxford cho biết, nếu so sánh những đặc tính của loại tơ nhân tạo này với mức trung bình của các loại tơ nhện tự nhiên sẽ có một số điểm khác biệt, ví dụ như của nhện tơ vàng (Nephila clavipes). “Tôi nghĩ rằng nếu thỏa thuận là tơ của Nephila, loại tốt nhất nếu lấy được đúng cách, chắc chắn hơn một chút so với những gì các nhà khoa học Trung Quốc đạt được.” Loại tơ tự nhiên này được chứng minh có độ bền kéo lên đến 2,9 GPa .
Vollrath cho biết, tơ nhân tạo không thể hiện sự kết hợp những đặc tính bất thường giống như tơ tự nhiên, như khả năng kéo dài hoặc số lượng vật liệu kết tinh thay đổi (được gọi là độ kết tinh).
Theo ông, một con nhện có thể kéo tơ đến độ tinh thể cần thiết theo cách sinh vật muốn hoặc cần cho một mục đích cụ thể, ví dụ như bắt các con mồi to, khỏe. Điều đó làm thay đổi các đặc tính cơ học đặc biệt của vật liệu và không đồng nhất, GS Vollrath nhận xét: “Những gì nhóm nghiên cứu của GS Lin đạt được rất ấn tượng và từ nghiên cứu này, có thể mở ra một hướng mới sản xuất các loại tơ bền vững với những tính chất tùy chỉnh, dù vẫn chưa đến thời điểm để tuyên bố, chúng ta đã tạo ra một loại tơ tốt hơn nhện”.
Theo New Scientist
