Cladorhizidae — живое оптоволокно

02.11.2016

Cladorhizidae — шестилучевая губка из класса стеклянных, она использует для строительства своего тела диоксид кремния. Основа представляет собой красивое сплетение «стеклянных» нитей, образующее полое тело губки. В полости поселяется жилец — маленький рачок. Тело губки испускает свет, привлекающий мелкие организмы, которыми питаются губка и рачок. Фильтруя остатки от трапезы жильца, губка обеспечивает себе дополнительное пропитание.

Эти примитивные подводные организмы всю жизнь проводят прикреплёнными к чему-нибудь на дне моря. Отдельные клетки и пласты клеток заменяют отсутствующие ткани и органы. Они получают питательные вещества, фильтруя воду через своё тело, а пропускают они через себя объём, превышающий свой собственный в 20 000 раз.


источник фото: NOAA Photo Library

Крупный исследовательский центр в области телекоммуникаций, электронных и компьютерных систем Bell Labs заинтересовался материалом, из которого состоит тело губки. Специалисты сделали вывод, что его структура очень похожа на структуру оптоволокна. Длина волокон — 5–15 см, а диаметр — 40–70 микрон. Стержень волокна состоит из кварцевого стекла, окружённого слоями органики и оболочки. Оболочка имеет структуру, проводящую свет по искусственным волокнам.

Удивительно то, что губки строят своё волокно на глубине при низких температурах, а людям, в свою очередь, нужно дорогостоящее оборудование и высокие температуры. Специалист исследовательской группы Bell Labs Джоанн Айзенберг считает, что труд губки может выступать для нас альтернативным примером метода производства оптоволокна. Причём такие волокна очень прочные и гибкие, их можно завязать в узел, а их оптические свойства при этом пострадают незначительно.


источник фото: NOAA Photo Library

Специалисты Bell Labs изучили структуру оптоволокна губок и выяснили, что она состоит из множества слоёв, и оптические свойства каждого слоя отличаются. Губки используют ионы натрия при формировании своего тела, а он повышает оптические свойства волокон. Концентрические слои стержня из кварцевого стекла формируются по мере роста по аналогии с кольцами дерева. Слои скрепляются органическим клеем, по мере роста отдельные волокна переплетаются вместе и формируют решётчатую структуру.

Решётчатая структура очень похожа на инженерные решения современных зданий. Правда «здание» губки в тысячи раз меньше, но какого бы размера ни было «здание», такая архитектура позволяет ему слегка деформироваться, но не ломаться. Эволюция довела процесс стройки волокон до совершенства — губка тратит на волокно ровно столько материала, сколько требуется.


источник фото: NOAA Photo Library


В прошлом году была смоделирована структура тела губки для поиска эффективного рецепта производства такого крепкого волокна. Оказалось, что оптимальная последовательность — увеличение толщины волокна к середине. Эти знания помогут человеку создавать новые материалы с низкими затратами и максимальной пользой для себя.


источник


акция сервис-центра написать нам скачать каталог заказать звонок