Kekuatan Sutera Labah-Labah Mendorong Saintis Untuk Mencipta Sutera Labah-Labah Sintetik

by Oh! Semput


HOME Posted on 08 Apr 2021 12:30:09



Selama berjuta-juta tahun, sutera telah lama dihasilkan oleh sebahagian besar serangga artropod. Daripada penghasilan tekstil sehingga ke peralatan tentera, penggunaan sutera yang  juga telah dipraktikkan sejak beribu tahun dahulu. Biasanya sutera didapati daripada penternakan ulat sutera yang berasal dari China sejak 5000 tahun dahulu. Sutera labah-labah susah untuk didapati, namun sejarah ada mencatat penggunaan sarang labah-labah untuk menangkap ikan dan menutup luka. 

Kajian pada 2015 mendapati sutera labah-labah mempunyai potensi yang tinggi untuk dijadikan bahan polimer. Strukturnya mempunyai susunan padat dan tinggi kandungan protein. Ini menjadikan sutera labah-labah antara bahan yang sangat kukuh berbanding polimer yang sedia ada. 

Walaupun sarang labah-labah nampak sama, namun sarang labah-labah dihasilkan daripada 5 hingga 6 jenis sutera yang berbeza. Semua sutera ini dihasilkan daripada kelenjar sutera yang berbeza dalam labah-labah. Sutera labah-labah dihasilkan dengan ciri-ciri yang tersendiri dan memiliki kekuatan masing-masing. Sutera labah-labah boleh menahan tekanan sekitar 0.02 hingga 1.7 GPa. Kekuatan ini melebihi kekuatan besi yang mempunyai ketahanan sebanyak 1.5GPa. 

Kredit Foto : sciencedirect.com

Jenis-jenis sutera yang berbeza digabungkan untuk membuat sarang ini mempunyai kombinasi kekuatan dan regangan yang menakjubkan. Gabungan sutera labah-labah ini didapati memiliki kekukuhan dan regangan yang sangat tinggi melebihi serat semulajadi atau sintetik yang sedia ada. 

KelenjarStruktur sarang
AcniformSutera balutan
SilindriformSutera kantung
AmpulatSutera tidak melekit
PirifomSutera bersambung
FlagellifomSutera gentian
AgregatSutera melekit

Jadual : Jenis Kelenjar Labah-Labah dan Sutera yang Dihasilkan

Kelenjar flagellifom didapati menghasilkan sutera yang paling kuat dan fleksibel. Ciri-ciri ini mampu melemahkan serangga yang terperangkap di sarang dalam waktu yang singkat sehingga membuatkan serangga tiada peluang untuk melepaskan diri. Kekuatan sutera ini amat penting bagi menahan mangsa yang bersaiz lebih besar dari labah-labah. Walaupun hanya berukuran 1 hingga 5 mikrometer sahaja, namun ia boleh menampung berat lebah sebanyak 120 miligram. 

Permukaan sutera labah-labah yang bersifat melekit juga membolehkan sutera ini diregangkan beberapa kali tanpa menjejaskan tahap ketegangannya. Ciri-ciri inilah yang membolehkan labah-labah menangkap mangsa yang tersangkut di sarang sebagai makanan.  Bukan itu sahaja, sutera labah-labah juga mempunyai kebolehan yang dipanggil superkontraksi. Bila sutera labah-labah basah atau berada dalam bersekitaran dengan kelembapan melebihi 60%, sutera labah-labah akan mengecut kepada sekitar 50% daripada panjang asal.  

Sutera labah-labah juga didapati tahan rintangan angin, hujan dan suhu yang tinggi. Berbanding dengan plastik, sutera labah-labah didapati jauh lebih kuat walaupun terdedah kepada pelbagai rintangan pada masa yang lama. 

Kekuatan sutera labah-labah ini juga sering dibandingkan dengan kevlar iaitu serat sintetik yang kuat dan digunakan dalam pelbagai bidang seperti pembuatan kapal terbang, bot dan baju kalis peluru. Walaupun Kevlar mempunyai kekuatan yang  lebih tinggi, sutera labah-labah mempunyai daya tahan lasak yang jauh lebih tinggi disebabkan ciri-cirinya yang begitu fleksibel. 

Bercakap tentang Kevlar, sutera labah-labah juga didapati memiliki bahan kimia semulajadi yang menyamai serat kevlar iaitu poliparafenilena tereftalamida. Ini menguatkan lagi teori bahawa sutera labah-labah boleh digunakan untuk menggantikan kevlar sebagai bahan mentah untuk pelbagai industri. Berbanding dengan proses penghasilan kevlar, ia memakan belanja yang tinggi dan rumit. 

Penghasilan sutera labah-labah secara penternakan tidak boleh dilakukan kerana sifat labah-labah yang tidak boleh hidup secara berkelompok. Oleh itu, beberapa kajian telah dilakukan untuk mencipta sutera labah-labah sintetik. 

Pada tahun 2017, pengkaji dari Universiti Cambridge berjaya menghasilkan bahan yang mempunyai kebolehan yang hampir sama dengan sutera labah-labah. Material yang dipanggil serat hydrogel ini memiliki kekuatan, keanjalan dan kemampuan untuk menyerap tenaga hampir setanding dengan sutera labah-labah. Komponen utamanya ialah 98% air, dan selebihnya ialah selulosa dan silika.  

Walaupun tak dapat menandingi kekuatan sutera labah-labah, kekuatan serat hydrogel ini didapati sangat tinggi. Penghasilannya boleh dilakukan dalam suhu bilik tanpa penggunaan bahan kimia serta diperbuat daripada bahan-bahan mentah yang mudah dicari seperti selulosa dan silika. Ini memberi potensi bagi hydrogel untuk dihasilkan dalam skala besar. Ia juga bersifat ‘biodegradable’ dan boleh dikitar semula.  Berbanding polimer komersial lain seperti nilon, penghasilannya memerlukan suhu tinggi dan tidak mesra alam. 

Hydrogel juga dilihat mempunyai potensi yang sama seperti sarang labah-labah. Ciri-cirinya memberi potensi untuk digunakan dalam industri sama seperti baju kalis peluru serta pembuatan produk lain seperti fabrik payung terjun atau belon udara panas dan helmet basikal. 

Rujukan : 

  1. Decoding the secrets of spider silk – sciencedirect.com
  2. New Artificial Spider Silk: Stronger Than Steel and 98 Percent Water – smithsonianmag.com
  3. Majalah Dewan Kosmik : November 2018 

Kekuatan Sutera Labah-Labah Mendorong Saintis Untuk Mencipta Sutera Labah-Labah Sintetik Root of Science.

SUMBER ASAL

Leave a Comment:

Related News