Табиғат миллиондаған жыл бойы қазіргі инженерияны таңғалдыратын материалдар мен құрылымдарды жасап келеді. Мысалы, моллюск қабықтарындағы інжу қабаты соққыға төзімділігі жағынан көптеген керамикалық материалдардан асып түседі. Динозавр сүйектері кейбір синтетикалық материалдар көтере алмайтын жүктемелерге төтеп берген. Ал лотос өсімдігі өзін-өзі тазартатын бет жүйесін қалыптастырған. Ғалымдар бұл құбылысты зертханаларда ондаған жыл бойы қайталауға тырысып келеді. Осындай табиғи материалдардың ішінде өрмек ерекше орын алады – салмағы граммның аз ғана бөлігін құрайтын тіршілік иесі өндіретін өте жіңішке жіп ерекше механикалық қасиеттерге ие. Ол болаттан берік, нейлоннан икемдірек және мақтадан жеңіл. Сонымен қатар адам тіндерімен биологиялық тұрғыдан үйлесімді. Осы қасиеттердің барлығы өрмекті қазіргі ғылымда ең көп зерттелетін табиғи материалдардың біріне айналдырды. Ғалымдар оны өнеркәсіптік көлемде өндіруге бірнеше онжылдық бойы талпынып келеді. Дегенмен өрмекші әлі де осы материалды жасауда теңдесі жоқ шебер болып қала береді. Төмендегі деректер өрмектің физикалық, химиялық және биологиялық күрделілігін жан-жақты таныстырады.
- Өрмек жібі диаметрі бірдей болаттан шамамен бес есе мықты. Ең сапалы өрмек жібінің үзілуге төзімділігі шамамен 1,75 гигапаскальға жетеді. Бұл көрсеткіш жоғары берік болат маркаларынан да асып түседі. Сонымен қатар материалдың тығыздығы болатқа қарағанда әлдеқайда төмен.
- Өрмекші бір уақытта бірнеше түрлі жібек түрін өндіре алады. Көптеген түрлерінде төрттен сегізге дейін арнайы без болады. Әр без ерекше қасиеттері бар жіп синтездейді. Бір жіп түрі тордың негізгі тірек жіптеріне арналған.
- Драглайн деп аталатын тірек жібі ең мықты әрі ең көп зерттелген өрмек жібі болып саналады. Өрмекші оны құлаған кезде сақтандыру жібі ретінде пайдаланады. Сонымен қатар тордың негізгі құрылымын жасау үшін қолданады. Бұл жіптің ақуыз молекулалары ерекше иерархиялық құрылым түзеді.
- Өрмек соққы кезінде сіңіретін энергия мөлшері бойынша кевлардан да асып түседі. Кевлар бронежилеттерде қолданылатын әйгілі материал. Алайда өрмек жібінің бірлік массаға шаққандағы энергия сіңіру қабілеті шамамен үш есе жоғары. Сондықтан бұл материал әскери және медициналық зерттеулерде үлкен қызығушылық тудырады.
- Өрмек торының жабысқақтығы тек желім қабатына ғана байланысты емес. Спираль тәрізді жіптер микроскопиялық желім тамшыларымен қапталған. Жәндік торға тиген кезде бұл тамшылар созылып, оны ұстап тұрады. Бұл процесс беткі керілу күштері арқылы жүзеге асады.
- Өрмекші өзінің торына жабысып қалмайды. Себебі бірнеше қорғаныс механизмі бар. Тордың радиалды тірек жіптерінде желім болмайды. Өрмекші көбіне сол жіптер арқылы қозғалады.
- Өрмек өндіру энергетикалық тұрғыдан өте қымбат процесс болып саналады. Ақуыз синтезі көп энергия талап етеді. Сондықтан өрмекшілер ескі торды жиі жеп қояды. Осылайша жаңа тор құру үшін аминқышқылдарын қайта пайдаланады.
- Өрмек жібі сығылып емес, тартылып қалыптасады. Арнайы бездердегі ақуыз ерітіндісі сұйық күйде болады. Бірақ жіп иірілетін канал арқылы өткен кезде ортадағы қышқылдық пен ион құрамы өзгереді. Жіпті тарту кезінде ақуыз тізбектері реттелген құрылымға бірігеді.
- Өрмек бактерияларға қарсы қасиетке ие материал. Ғалымдар жіп құрамында бактериялар мен саңырауқұлақтардың өсуін тежейтін пептидтер бар екенін анықтады. Бұл қасиет жұмыртқа коконын патогендерден қорғау үшін қалыптасқан болуы мүмкін. Көптеген халық медицинасында өрмек жараны таңу үшін қолданылған.
- Ғалымдар өрмек ақуызын өндіретін генетикалық өзгертілген ешкілерді жасаған. 2000-жылдардың басында «Nexia Biotechnologies» компаниясы өрмек жібінің генін сүтті ешкілердің геномына енгізді. Нәтижесінде олардың сүт бездері «биостил» деп аталатын ақуыз синтездей бастады. Бұл ақуыздан табиғи өрмекке ұқсас талшықтар алынған.
- Өрмекшілерді өнеркәсіптік түрде өсіру мүмкін емес. Себебі олар каннибализмге бейім. Тығыз жағдайда олар бір-бірін жей бастайды. Сондықтан жібек құртын өсіру сияқты өрмек фермаларын құру мүмкін болмай отыр.
- Өрмек электр зарядын өткізе алады. Зерттеулер өрмек жіптерінің статикалық электр жинай алатынын көрсетті. Бұл қасиет шаң мен тозаң бөлшектерін ұстап қалуға көмектеседі. Осы ерекшелік ауа сүзгілерін жасаумен айналысатын инженерлердің қызығушылығын туғызды.
- Өрмек торының геометриясы кездейсоқ емес. Ол математикалық тұрғыдан тиімді етіп құрылған. Тордың логарифмдік спиралі материалды аз жұмсап, максималды аумақты қамтуға мүмкіндік береді. Радиалды жіптер соққы күшін бүкіл құрылымға біркелкі таратады.
- Өрмек торы зақымданғаннан кейін өзін қалпына келтіре алады. Егер жәндік бірнеше жіпті үзсе, өрмекші бүкіл торды қайта салмайды. Ол тек зақымданған бөлікті жөндейді. Бұл стратегия уақыт пен материалды үнемдейді.
- Өрмек жіптерінің наноөлшемді құрылымы жаңа сүзгі материалдарын жасауға шабыт берді. Жіптің диаметрі шамамен 2–3 микрометр болады. Бұл адам шашынан бірнеше есе жіңішке. Осындай құрылым өте ұсақ бөлшектерді ұстап қалуға мүмкіндік береді.
- Дөңгелек тор тоқитын өрмекшілер торды әр түн сайын қайта жасайды. Ескі тор уақыт өте келе тозаң мен жәндік қалдықтарымен ластанады. Сондықтан жаңасын жасау тиімдірек болады. Тәжірибелі өрмекші жаңа торды 30–60 минут ішінде құра алады.
- Табиғатта су астында өмір сүретін өрмек те бар. Күміс өрмекші су астында ауа күмбезін жасайды. Ол бұл құрылымды өрмек жібімен ұстап тұрады. Сол ауа көпіршігінің ішінде өрмекші тіршілік етеді.
- Медицина өрмекті регенеративті хирургия үшін болашағы зор материал ретінде қарастырады. Ол адам тіндерімен жақсы үйлеседі. Сонымен қатар механикалық қасиеттері сіңірлерге ұқсас. Материал биологиялық түрде ыдырай алады.
Өрмек табиғаттың инженерлік шеберлігінің айқын мысалы болып саналады. Миллиондаған жылдық эволюция барысында табиғат адамзатқа әлі толық қайталай алмаған шешімдер тапты. Ғалымдар бұл материалдың құрылымын жақсы түсінгенімен, оны өнеркәсіптік көлемде дәл солай өндіру әлі қиын болып отыр. Егер өрмек жібінің синтетикалық баламасын үлкен көлемде жасау мүмкін болса, бұл көптеген салаларда үлкен өзгеріс әкелуі мүмкін. Медицинадан бастап жеңіл өнеркәсіп пен ғарыш технологияларына дейін жаңа мүмкіндіктер ашылар еді. Қазіргі уақытта мұндай материалды табиғи түрде өндіре алатын жалғыз шебер – өрмекші. Сондықтан адамзат әлі де табиғаттан үйренуді жалғастырып келеді.
