Connu sous le nom de ver polychète, il utilise le bout de sa mâchoire pour injecter du venin mortel. La conception de la mâchoire, avec un dégradé de matières dures en pointe reliées à des tissus plus mous, dissipe la force et évite de graves dommages à la mâchoire. Le gradient des propriétés mécaniques est corrélé au nombre d'ions métalliques disponibles pour le collage. Ce mécanisme a inspiré une nouvelle approche pour générer des gradients de rigidité dans les polymères fabriqués par l'homme. Grâce à un processus simple, les scientifiques ont contrôlé la densité des ions métalliques le long d'un échantillon. Le gradient dans les interactions des ions métalliques a créé un gradient continu des propriétés mécaniques qui s'étend sur un changement de 200 fois de la rigidité, proche de celui de la biologie.

Les gradients mécaniques (c'est-à-dire de dur à mou) peut éviter les dommages causés par des forces importantes. Il est difficile de concevoir des matériaux avec de grands dégradés. L'échantillon a la plus grande étendue continue de matériaux fabriqués par l'homme à ce jour. Parce que le matériau est fabriqué à l'aide d'un équipement de laboratoire ordinaire, il pourrait être largement diffusé pour un large éventail d'utilisations. Ces matériaux peuvent être utilisés comme pièces plus résistantes dans les véhicules, piles, et les appareils de production d'électricité. Plus loin, les résultats abordent des problèmes de longue date dans la conception et la formation de matériaux polymères résilients.

Les gradients mécaniques sont souvent utilisés dans la nature pour éviter les dommages causés par des forces importantes en créant une transition en douceur entre des matériaux biologiques forts et faibles. Ce processus permet aux organismes vivants de résister à des forces énormes. La contrainte subie est dissipée au fur et à mesure qu'elle est transférée des appendices extérieurs durs vers les plus faibles, facilement endommagé, tissus mous intérieurs. Les imitateurs synthétiques de ces structures naturelles sont fortement souhaités pour améliorer la répartition des contraintes aux interfaces et réduire la déformation de contact dans les matériaux fabriqués par l'homme. Les matériaux synthétiques actuels à gradient souffrent généralement de transitions non continues, gradients relativement faibles des propriétés mécaniques, et des synthèses difficiles.

Les scientifiques de l'Université de Californie-Irvine ont relevé à la fois les défis de conception et de synthèse en s'inspirant du ver polychète. Le ver crée un gradient mécanique qui évite d'endommager sa mâchoire lors de la morsure et de l'injection de venin. La mâchoire du ver utilise un système d'un nombre croissant de liaisons croisées entre les ions métalliques et les protéines capables de se lier sélectivement à ces ions. Dans le nouveau matériau fabriqué par l'homme, zinc, le cuivre, ou les ions cobalt interagissent dans une dynamique, façon non permanente avec des motifs qui imitent la chimie des protéines. Les ligands de liaison sont liés de manière covalente à des polymères et dérivés de fragments à base d'azote (imidazoles). La mesure dans laquelle une région spécifique est rigide ou molle dépend de la densité des ions métalliques - une densité plus élevée produit un matériau plus rigide. La variation de cette densité sur la longueur du matériau génère une gamme de propriétés mécaniques très similaires à celles présentes dans la mâchoire du ver.

Ce gradient d'ions métalliques a été créé à l'aide d'un processus très simple. Un polymère était attaché à un dispositif qui soulevait lentement le polymère d'une solution de sel métallique. À la fois, une solution métallique supplémentaire a été injectée dans la solution d'origine. Cette combinaison avec les interactions dynamiques métal-ligand est ce qui a permis la formation du gradient continu d'ions métalliques sur toute la longueur du matériau polymère. La rigidité la plus élevée s'est produite à l'extrémité qui est restée la plus longue dans la solution de métal et a progressivement diminué d'une manière bien corrélée avec l'exposition à la solution saline. La portée de gradient la plus grande et la mieux définie a affiché une augmentation de 230 fois de la rigidité. L'ampleur de cette gamme ressemble étroitement à celle observée dans les becs de calmar, qui est une norme pour de nombreux matériaux dégradés.

La corrélation entre la concentration en métal et les gradients mécaniques indique que les interactions métal-imidazole augmentent la résilience. Cette approche simple pourrait être généralisée pour créer une variété de matériaux.