Spider silk is a protein fibre spun by spiders. Spiders use their silk to make webs or other structures, which function as nets to catch other animals, or as nests or cocoons for protection for their offspring. They can also suspend themselves using their silk.

Many small spiders use silk threads for ballooning, the scientific term for the dynamic kiting^[1][2] spiderlings (mostly) use for dispersal. They extrude several threads into the air and let themselves become carried away with upward winds. Although most rides will end a few yards later, it seems to be a common way for spiders to invade islands. Many sailors have reported that spiders have been caught in their ship"s sails, even when far from land. The extremely fine silk used by spiders for ballooning is known as gossamer.^[3]

In some cases, spiders may even use silk as a source of food.^[4][5]

Methods have been developed to silk a spider forcibly.^[6]

Properties

Spider silk is a remarkably strong material. Its tensile strength is comparable to that of high-grade steel (1500 MPa),^[7][8] and about half as strong as aramid filaments, such as Twaron or Kevlar (3000 MPa).^[9] Spider silk is about a fifth of the density of steel; a strand long enough to circle the Earth would weigh less than 500 grams (18 oz).^[10]

Spider silk is also especially ductile, able to stretch up to 1.4 times its relaxed length without breaking; this gives it a very high toughness (or work to fracture), which "equals that of commercial polyaramid (aromatic nylon) filaments, which themselves are benchmarks of modern polymer fibre technology".^[11][12] It can hold its strength below ?40 °C.

The strongest known spider silk is produced by the species Darwin"s bark spider (Caerostris darwini): "The toughness of forcibly silked fibers averages 350 MJ/m3, with some samples reaching 520 MJ/m3. ... Thus, C. darwini silk is more than twice as tough as any previously described silk, and over 10 times stronger than Kevlar."^[13]

Types of silk

Many species of spider have different glands to produce silk with different properties for different purposes, including housing, web construction, defense, capturing and detaining prey, egg protection, and mobility (gossamer for ballooning, strands to let the spider drop down on as they are extruded). Different specialized silks have evolved with properties suitable for different uses. For example, Argiope argentata has five different types of silk, each used for a different purpose:^[14][15]

Composition

Spider silk is composed of complex protein molecules. This, coupled with the isolation stemming from the spider"s predatory nature, has made the study and replication of the substance quite challenging. Because of the repetitive nature of the DNA encoding the silk protein, it is difficult to determine its sequence and to date, silk-producing sequences have only been decoded for fourteen species of spider. In 2005, independent researchers in the University of Wyoming (Tian and Lewis), University of the Pacific (Hu and Vierra), the University of California at Riverside (Garb and Hayashi) and Shinshu University (Zhao and Nakagaki) have uncovered the molecular structure of the gene for the protein that various female spider species use to make their silken egg cases.

Although different species of spider, and different types of silk, have different protein sequences, a general trend in spider silk structure is a sequence of amino acids (usually alternating glycine and alanine, or alanine alone) that self-assemble into a beta sheet conformation. These "Ala rich" blocks are separated by segments of amino acids with bulky side-groups. The beta sheets stack to form crystals, whereas the other segments form amorphous domains. It is the interplay between the hard crystalline segments, and the strained elastic semi amorphous regions, that gives spider silk its extraordinary properties.^{[16] [17]} The high toughness is due to the breaking of hydrogen bonds in these regions.

Various compounds other than protein are used to enhance the fiber"s properties. Pyrrolidine has hygroscopic properties and helps to keep the thread moist. It occurs in especially high concentration in glue threads. Potassium hydrogen phosphate releases protons in aqueous solution, resulting in a pH of about 4, making the silk acidic and thus protecting it from fungi and bacteria that would otherwise digest the protein. Potassium nitrate is believed to prevent the protein from denaturing in the acidic milieu.^[18]

Biosynthesis

The unspun silk dope is pulled through silk glands, resulting in a transition from stored gel to final solid fiber.

The gland"s visible, or external, part is termed the spinneret. Depending on the species, spiders will have two to eight spinnerets, usually in pairs. The beginning of the gland is rich in thiol and tyrosine groups. After this beginning process, the ampulla acts as a storage sac for the newly created fibers. From there, the spinning duct effectively removes water from the fiber and through fine channels also assists in its formation. Lipid secretions take place just at the end of the distal limb of the duct, and proceeds to the valve. The valve is believed to assist in rejoining broken fibers, acting much in the way of a helical pump.

The spinneret apparatus of a Araneus diadematus consists of the following glands:

• 500 Glandulae piriformes for attachment points
• 4 Glandulae ampullaceae for the web frame
• about 300 Glandulae aciniformes for the outer lining of egg sacs, and for ensnaring prey
• 4 Glandulae tubuliformes for egg sac silk
• 4 Glandulae aggregatae for glue
• 2 Glandulae coronatae for the thread of glue lines^[18]

Human uses

Peasants in the southern Carpathian Mountains used to cut up tubes built by Atypus and cover wounds with the inner lining. It reportedly facilitated healing, and even connected with the skin. This is believed to be due to antiseptic properties of spider silk.^[18]

Some fishermen in the Indo-Pacific ocean use the web of Nephila to catch small fish.^[18]

The silk of Nephila clavipes has recently been used to help in mammalian neuronal regeneration.^[19]

At one time, it was common to use spider silk as a thread for crosshairs in optical instruments such as telescopes, microscopes,^[20] and telescopic rifle sights.^[21]

Due to the difficulties in extracting and processing substantial amounts of spider silk, there is currently only one known piece of cloth made of spider silk, an 11-by-4-foot (3.4 by 1.2 m) textile with a golden tint made in Madagascar in 2009. 82 people worked for four years to collect over one million golden orb spiders and extract silk from them.^[22]

Artificially produced spider silk

Spider silk is as strong as many industrial fibers (see tensile strength for common comparisons). There is commercial interest in duplicating spider silk artificially, since spiders use renewable materials as input and operate at room temperature, low pressures and using water as a solvent. However, it has been difficult to find a commercially viable process to mass-produce spider silk.

It is not possible to use spiders themselves to produce industrially useful quantities of spider silk, due to the difficulties of managing large quantities of spiders (although this was tried with Nephila silk^[18]). Unlike silkworms, spiders eat one another, so that spiders cannot be kept together.

The properties of silk are determined both by its chemical composition and the mechanical process by which it is produced.

The spider"s highly sophisticated spinneret is instrumental in organizing the silk proteins into strong domains. The spinneret creates a gradient of protein concentration, pH, and pressure, which drive the protein solution through liquid crystalline phase transitions, ultimately generating the required silk structure, a mixture of crystalline and amorphous biopolymer regions. Replicating these complex conditions in a laboratory environment has proved difficult. Nexia used wet spinning and squeezed the silk protein solution through small extrusion holes in order to simulate the behavior of the spinneret, but this has so far not been sufficient to replicate the properties of native spider silk.^[23]

One approach which does not involve farming spiders is to extract the spider silk gene and use other organisms to produce the spider silk. In 2000 Canadian biotechnology company Nexia successfully produced spider silk protein in transgenic goats which carried the gene for it; the milk produced by the goats contained significant quantities of the protein, 1–2 grams of silk proteins per liter of milk. Attempts to spin the protein into a fiber similar to natural spider silk resulted in fibers with tenacities of 2–3 grams per denier (see BioSteel).^[24][25]

Extrusion of protein fibers in an aqueous environment is known as "wet-spinning". This process has so far produced silk fibers of diameters ranging from 10 to 60 ?m, compared to diameters of 2.5–4 ?m for natural spider silk.

The company Kraig Biocraft Laboratories^[26] has used research from the Universities of Wyoming and Notre Dame in a collaborative effort to create a silkworm that is genetically altered to produce spider silk. In September 2010 it was announced at a press conference at the University of Notre Dame that the effort had been successful.^[27]

In 2010, researchers from the Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) have succeeded in making spider silk directly with the bacteria E.coli, modified with certain genes of the spider Nephila clavipes. This thus eliminates dependency on the spider for milking and allows to manufacture the spider silk at a more cost-effective manner.^[28]

See also

• Spider web
• Hagfish – produces similar fiber.
• Silk – natural fiber produced by silkworms, the larvae of the moth Bombyx mori.
• "The Silk Spinners", a BBC program about silk-producing animals.

Silicone

Silicones are used for a lot of things. They can be elastomers and lubricating oils. The caulking in your bathroom that seals the edges of the bathtub is probably made of a silicone. Silicones are also used to make the heat resistant tiles on the bottom of the space shuttle. Back on earth, silicones are used to make hair conditioners that don"t cause buildup.

Silicones are -->inorganic polymers because there are no carbon atoms in the backbone chain. (To chemists, "organic" means "it has carbon in it" and "inorganic" means it doesn"t.)

The backbone is a chain of alternating silicon and oxygen atoms. "R" stands for whatever molecules might be attached to the backbone.

When different organic groups of atoms attach to the backbone, different kinds of silicones are formed. For example, if -CH₃ (methyl) groups attach to the silicon atoms, the polymer is called polydimethylsiloxane. It"s the most common silicone.

Silicones make good elastomers because the backbone chain is very flexible. The bonds between a silicon atom and the two oxygen atoms attached to it are very flexible. The angle formed by these bonds can open and close like a scissors without much trouble. This makes the whole backbone chain flexible.

Polydimethylsiloxane does something really strange when you mix it with boric acid, or B(OH)₃. The mixture is soft and pliable, and you can mold it into any shape easily with your fingers. But it"s also very bouncy. What"s more, push it gently and it gives way, but hit it hard with a hammer and it cracks! Strangely, if you spread it over newspaper, and pull it away, it gets printed with a mirror image of the newspaper text. No industrial use was ever found for this wonder material, but tons of it have been sold as a toy called "Silly Putty."  

Reference of this text is: http://www.pslc.ws/

As a thermoplastic polyurethane (TPU), Desmopan® is a multiphase block copolymer.

It is selectively produced by a polyaddition reaction from the three basic raw materials polyol (long-chain diol), short-chain diol – also known as chain extender – and diisocyanate, in a specially coordinated process.

The polyols used are generally polyester, polyether or polycarbonate diols with molecular weights of between 1000 and 4000.

The short-chain diols are generally butane diol, hexane diol or aromatic diols.

The diisocyanate used is generally diphenyl methane diisocyanate or hexamethylene diisocyanate.

The diisocyanate provides the chemical bond between the diols. Chemists call the bond “urethane”. The frequency of these bonds in the long-chain polymer molecule then gives the material its name of “polyurethane”.

By controlling the reaction in a targeted manner, it is possible to achieve a bigger or smaller block structure, which is determined by the frequency (separation) of flexible polyol groups and rigid (ordered) chain extenders. This order in the chain-extender blocks is made possible by a physical interaction with the chain-extender blocks of the neighboring polymer chain. These interactions constitute the nodes for the elastic behavior of TPU. At the same time, these reversibly melting nodes are a condition for the thermoplastic behavior of TPU.

The flexible polyol blocks then form the so-called flexible segments (shown as loops in the diagram) in three-dimensional macroscopic space, while the rigid chain extender blocks form the rigid segments (depicted as rods in the diagram).

These rigid and flexible segments form different morphological phases. It is the shape and distribution of the phases, which can also comprise mixed phases of both rigid and flexible segments, which are ultimately the chief determining factors when it comes to the application properties of a TPU.

The non-ordered flexible segments are responsible for the material’s chemical properties and for its resistance to hydrolysis, microbes and chemicals. The key characteristic of low-temperature flexibility can also be adjusted via the flexible segment.

The ordered “crystalline” rigid segments determine the processing behavior, such as the melting and solidification behavior, and also the thermal properties, such as the heat distortion temperature.

These properties of the material can similarly be influenced to a great extent through the production process, i.e. by the order and strength in which the basic raw materials are mixed and by the mixing temperature.

The hardness can be varied over a broad range (60 Shore A to 70 Shore D) through the quantitative ratio of rigid segment to flexible segment, as can the moduli in mechanical tests.

The chain length of the TPU polymer is adjusted via the ratio of diisocyanate to the sum total of diols. TPU molecular weights of Mn 20 000 to 150 000 can be achieved.

It is similarly possible to influence the melting behavior, heat deflection temperature and mechanical strength in this way.

Reference of this text is: http://tpe-u.com/

پلی استر (Polyester)     

این ترکیبات از پلی کندانساسیون (Polycondensation) دی اسیدها با دی ال ها به دست می آیند. مثلا از ترکیب اسید ترفتالیک و گلیکول که از فرآورده های نفتی می باشند طبق واکنش زیر پلی مری به دست می آید که الیاف آن بسیار مرغوب است و در انگلستان به آن تریلن(Terylene) و در فرانسه ترگال(Tergal) گفته می شود.

لازم به تذکر است در صورتی که دی اسید و دی ال کاملا به طور استئوکیومتری انتخاب گردیده باشد پلی کندانسای حاصله در خاتمه عمل دارای یک عامل اسیدی و یک عامل الکلی خواهد بود.

پلی استرها از متراکم شدن دی اسیدها با دی‌الها یا پلی‌الها بدست می‌آیند. دی اسیدها می‌توانند آلیفاتیک یا آروماتیک باشند. تهیه پلی استر ، جزو "پلیمریزاسیون مرحله‌ای یا تراکمی" می‌باشد. اگر در جریان واکنش پلیمریزاسیون ، بهمراه پلیمر ، مواد دیگری با اجرام مولکولی پایین تشکیل شوند و تغییر در ترکیب عنصری ساختمانی پلیمر حاصل شود، پلیمریزاسیون از نوع مرحله‌ای یا تراکمی بوده و منومرهای که بدین ترتیب پلیمریزه می‌شوند، حاوی دو و یا چند گروه عاملی‌اند.

اگر چه فرم های مختلفی برای پلی استرها وجود دارد، ولی معمولا عبارت پلی استر برای پلی اتیلن ترفتالات  (PET) استفاده می شود. فرم های دیگر پلی استر که به صورت طبیعی وجود دارند را می توان در پوسته خارجی گیاهان یافت که کیفیت آن ها به خوبی پلی استرهای مصنوعی (مانند پلی کربنات ها) می باشد.

پلی استرها به فرم های بیشماری تشکیل می شوند. به عنوان مثال پلی استری چون یک ترموپلاستیکThermoplastic)) ممکن است گرم شود و به فرم های مختلفی مانند نخ ها (Fibers)، کاغذها Sheets)) و اشکال سه بعدی (Three Dimensional Shapes) در بیاید.

پلی استرها نیز برای تولید بطری ها (Bottles)، فیلم ها (Films)، تارپولین(Tarpaulins)، نمایش دهنده کریستال های مایع (Liquid Crystal Displays)، هولوگرام ها، صافی ها (Filters)، لایه های عایق (Dielectric Film) و ... استفاده می شود.

برای تهیه استرها می توان از واکنش یک اسید آلی(مانند استیک اسید) با یک الکل(اتیل الکل) در مجاورت کاتالیزگرهای اسیدی(سولفوریک اسید) استفاده کرد. این واکنش را استری شدن می گویند.

بوی خوشایند بسیاری از میوه ها و گل ها به علت وجود نوعی استر در آنها است. روغن ها و چربی های نباتی و جانوری نیز استر هستند. این استرها از واکنش اسیدهای چرب(اسیدهایی که در مولکول خود 16 یا 18 اتم کربن دارند) با گلیسرول یا گلیسیرین(الکل سه عاملی) به وجود آمده اند. اسیدهای چرب ممکن است سیر شده(مانند پالمیتیک اسید و استئاریک اسید) یا سیر نشده(مانند اولئیک اسید) باشند(اولئیک اسید در مولکول خود دارای 18 اتم کربن و یک پیوند دوگانه در میانه زنجیر است). اگر اسید چرب موجود در مولکول استر سیرنشده باشد، استر مورد نظر را روغن می نامند.روغن ها( استرهای سیرنشده) زودتر از چربی ها (استرهای سیرشده) در برابر هوا فاسد می شوند. از این رو، روغن ها را در برابر کاتالیزگر نیکل با هیدروژن واکنش می دهند(هیدروژن دار می کنند) تا دوام بیشتری داشته باشند.

اگر روغن ها و چربی ها را با محلول سدیم هیدروکسید گرم کنند، به صابون(نمک سدیم اسیدهای چرب) و گلیسرول تبدیل می شوند. این عمل را صابونی شدن می نامند.

پلی اتیلن     
شیمی ماکرومولکولها (پلیمرها) برای اولین بار توسط مطالعات و تحقیقات پروفسور H.Staudinger در بین دو جنگ جهانی اول و دوم پا به عرصه وجود گذاشت و مانند سایر ایده های نوین با نظریات انتقادی شدید مواجه گشت که اکنون همگی فراموش شده اند مگر آنهایی که از آن پشتیبانی کردند و این علم را به ترقی افتخار آمیز امروز رسانیدند. این علم به کارشناسان شیمی آلی این امکان را داده است که بتوانند تعداد بسیار متنوعی از پلیمرها را از طریق سنتز بدست بیاورند.

اتیلن (اتن) با فرمول H2C=CH2 بیشترین حجم را در تولید بسیاری از ترکیبات پتروشیمی دارد. اتیلن سبک ترین الفین است،که گازی بی رنگ، قابل اشتعال و با بویی تقریبا شیرین است. پلی اتیلن پلیمری است که از اتیلن درست می شود. انواع زیادی از پلی اتیلن وجود دارد، تفاوت ها عمدتا از شاخه هایی که طبیعت مواد را تغییر می دهد ناشی می شود. در حالت جامد، وجود شاخه ها و نقص ها سطح کریستالی شدن را کاهش می دهد.

ـ تقسیم بندی اساسی پلی اتیلن عبارت است از:
? HDPE پلی اتیلن با دانسیته بالا
? LDPE پلی اتیلن با دانسیته پایین
? LLDPE پلی اتیلن سبک خطی
? VLDPE پلی اتیلن خیلی سبک
? COPOLYMERSکوپلیمرهای اتیلن-ونیل استر
? IONOMERS یونیمرها
? XLPEپلی اتیلن با اتصالات عرضی

رزین های پلی اتیلن با دامنه وسیعی از ویژگی های فیزیکی، باعث تولید تعداد زیادی از محصولات می شود.
به دلیل آنکه LLDPE نقطه ذوب پایین دارد و از نظر شیمیایی مقاوم است از طریق تکنیک های معمولی قابل تبدیل است.

1) ساختن فیلم: بیشترین LLDPE تولید شده در جهان به فیلم نازک تبدیل می شود که اعم از دمیدن مذاب (melt blown) و ریخته گری مذاب است.
2) شکل دهی تزریقی (Injection molding): این روش برای تولید موادی با اشکال پیچیده استفاده می شود.ماشین شکل دهی شامل دو قسمت است: یک واحد تزریق (یک رآکتور) و یک واحد clamp (یک قالب)

3) شکل دهی دمیدنی (Blow molding)،بطری ها و ظرف های ساده در مقادیر زیاد با تکنولوژی شکل دهی دمیدنی ساخته می شود.
4) شکل دهی چرخشی (rotational molding)،ظرف های بزرگ و بعضی اسباب بازی ها با این روش ساخته می شوند.

5) اکستروژن (extrusion) کاربرد ها ی اکستروژن شامل pelletization مواد LLDPE پس از ساخت فیلم ضخیم، ورقه، لوله، tubing و سیم های عایق است. همچنین اکسترود ها ی تکمیل یافته به منظور پوشاندن سیم ها و کابل ها با لایه LLDPE مورد استفاده قرار می گیرند.

بزرگترین بازار فیلم LLDPE بازار کیف است. چون فیلم LLDPE مقاومت کشش بالا دارد و در برابر پارگی مقاوم است قادر است با فیلم HDPE در بسیاری از کاربرد ها رقابت کند. چون کیف های ساخته شده از فیلم های نازک LLDPE مقاومت کششی بسیار عالی، مقاومت در برابر سوراخ شدن و مقاومت مهر شدن ( seal) در فشار های کم را دارد می توانند برای بسته بندی ویا به عنوان کیف جیبی کیف خشک شویی و لباس خشک شویی و کیف یخ مورد استفاده قرار گیرد. حجم مهمی از فیلم LLDPE برای تولید مواد بسته بندی در سایز بزرگ برای غذا ( مثل ساک بقالی) و منسوجات استفاده می شود. ضمنا در صنعت و کشاورزی نیز کاربرد دارد.

قالب‌گیری تزریقی دومین بازار بزرگ LLDPE است. بیش ار نیمی از LLDPE مصرفی در کاربردهای قالب‌ریزی شده، برای سیم منازل استفاده می‌شود.
سیم منازل LLDPE نسبت به LDPE سفت‌تر، دارای مقاومت بیشتر در برابر ضربه و تغییر شکل در دماهای بالا است و قدرت inpact انها در دمای پایین از پلی پرو پیلن برتر است. در نتیجه ظروف ساخته شده از LLDPE جلای خیلی عالی و warpage پایین دارد. به همین ترتیب ظروف زباله و ظروف صنعتی ساخته شده از LLDPE استحکام استثنایی دارد و می تواند در برابر جابه جایی های خشن مقاومت کند. کاربردهای شکل‌دهی تزریقی برای LLDPE با ترکیب یکنواخت(پلاستومر) شامل پوششهای شفاف برای ظروف خانگی و ماسک صورت برای کار با اکسیژن است.

کاربردهای Blow molded , Rotationaly molded ، LLDPE قادر است تا با محصولات گران‌تر از قبیل cross-linked( شبکه‌ای شده) و rubber-modified PE رقابت کنند. بنابر این انواع زیادی از کالا ها از ذرات ترکیب شده (molded) با ساختار پیچیده از رزین های LLDPE ساخته می شود که از جمله می توان اسباب بازی، ظروف بزرگ با لبه‌های گرد، تانک‌های کشاورزی و نگهداری آب را نام برد.

ویژگی‌های LLDPE در ساخت لوله نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. لوله های LLDPE نه تنها انعطاف‌پذیری لازم، مقاومت بالا در برابر ترکبدگی و مقاومت در برابر شکست تنش محیطی بالایی دارد، بلکه تغییر شکل حرارتی ان بیشتر از LDPE و بعضی درجه های HDPE است. لوله ی LLDPE برای لوله کشی قطره ای، لوله ی استخر های شنا، لوله های خرطومی منازل و غیره بکار می رود.بدلیل خلوص ،شفافیت و انعطاف پذیری LLDPE (با ترکیب یکنواخت) و VLDPE ،این مواد جایگزین PVC در بعضی کاربردها از جمله کاربردهای دارویی از تیوب شده است.

LLDPE به طور گسترده برای سیم و پوشش کابل در صنعت برق و تلفن استفاده می شود. پوشش به ویژگی هایی از قبیل انعطاف پذیری ،کشش،دمای شکنندگی پایین،مقاومت بالا در برابر خراشیدگی،و خواص دی الکتریک بالا نیازکند است که بزای رزین های PE معمولی است.سیم پوشیده شده با LLDPE بطور گسترده در توزیع برق با ولتاژ پایین ،اتصال کابل های قدرت زیرزمینی،شبکه های ارتباطی و اطلاع رسانی، سیم کشی خودرو و لوازم خانگی به کار می رود.همچنین حجم مهمی از LLDPE در بعضی کاربردهای الکتریکی مثل jacketing,molded accessory panels و ورقه های نیمه هادی استفاده می شود.