Spinnenweb als vochtvanger
Chinezen weten hoe dun draadje dikke druppels vormt
Dat ziet er mooi uit: een met dauw bedekt spinnenweb. Uit Chinees onderzoek blijkt dat die dikke druppels er niet toevallig zo opzitten. Het spinsel heeft bijzondere watervangende eigenschappen. De Chinezen hebben het ook al geprobeerd na te maken.
Spinnen zijn er in allerlei soorten en families, maar kijk je naar het soort spindraad dan zijn er twee groepen te onderscheiden. De ene groep maakt draad met een plakkerige substantie, waar invliegende insecten aan vast blijven zitten. De andere groep, van de kaardespinnen of cribellaten, heeft die lijm niet nodig. Op één van hun poten zit een microscopisch kammetje (een kaarde), waarmee ze de draden een pluizige, kroezige structuur geven. Prooidieren raken daar met hun harige pootjes in verstrikt en komen zo op het menu van de webbewoner.
Door de kammende beweging van de kaardespin is het web niet overal hetzelfde. Onder de microscoop zie je een afwisseling van pluizige delen met korte stukjes ongekamd spinsel. Chinese onderzoekers hebben nu onderzocht wat er gebeurt als zo’n draad nat wordt. Ze namen het web onder de loep van de wielwebkaardespin (Uloborus walckenaerius), die ook hier in Nederland voorkomt. Duidelijk werd dat de dikke dauwdruppels vooral voorkomen op de plaats van de pluisjes. Water dat op de verbindende stukjes condenseert, glijdt richting de grote druppels. Die worden zo steeds groter.
Nanovezeltjes
De onderzoekers verklaren het waargenomen condensatiepatroon deze week in Nature aan de hand van de materiaaleigenschappen van het natte spinrag. De pluizige delen bevatten waterminnende nanovezeltjes waarop zich de eerste microscopische druppels vormen. Door het vocht zakt het pluisje in elkaar, het rekt uit en er blijft niet veel meer over dan een verdikking van de draad.
Als het om vochtvangen gaat blijkt die verdikking zeer functioneel. De buitenkant is waterminnend (hydrofiel) en ruw, en daarom kunnen er relatief grote druppels aanhangen. De ongekamde stukjes ertussen zijn niet alleen gladder, maar ook meer waterafstotend. Het effect is als bij teflon: de druppels gaan glijden en sluiten zich aan bij de grotere druppels op de natte pluisjes.
Kunstmatig spinrag
Dat is niet alleen leuk om te weten, de kennis is ook nuttig te gebruiken. De Chinezen, die bij de Beijingse universiteit voor Lucht- en Ruimtevaart werken, maakten al kunstmatig spinrag met dezelfde eigenschappen als de draden van de wielwebkaardespin. Met vergelijkbare microstructuren en oppervlakte-eigenschappen en met dezelfde verdikkingen.
En wat blijkt? Het synthetisch spinrag kan heel goed vocht uit de lucht halen. De onderzoekers willen het nu onder andere gebruiken in apparaten om vervuilende aerosolen te verwijderen bij industriële processen. Er zijn vast ook slimme toepassingen in de ruimtevaart, maar daar reppen de onderzoekers in Nature met geen woord over.
