Листоед вдохновил учёных на создание самой клейкой ленты

Щавелевый листоед Gastrophysa viridula (A) и его лапка на стеклянной поверхности в увеличенном масштабе (B) (раскрашенное изображение сканирующего электронного микроскопа Juergen Berger, MPI for Developmental Biology).

Учёные из института Макса Планка (Max-Planck-Institut für Metallforschung — MPI) и американского университета Case Western Reserve создали структурированный материал, который по клейкости в два раза превосходит стандартные ленточные скотчи (или липкие ленты). При этом новый адгезив является многоразовым, не содержит клей, его можно использовать даже на пыльных поверхностях, а также мыть с водой и мылом.

Исследователи назвали его «липкая лента насекомого» (insect tape), так как клейкие свойства были получены в результате изучения микроструктур лапок более 300 различных видов членистоногих.

Кстати, о создании этого материала исследователи грезили уже достаточно давно, хотя тогда главным идейным вдохновителем считали геккона.

«Разработанная нами липкая лента обладает самой высокой (среди аналогов) сцепляемостью с поверхностью, кроме того, у неё самый длительный срок службы (несколько тысяч циклов адгезии)», — рассказывает один из авторов исследования Станислав Горб (Stanislav Gorb), — если же она испачкается и потеряет часть своих свойств, то её можно промыть в мыльной воде, что вернёт ей начальную липкость".

Поверхность созданного учёными материала с разных ракурсов (вещество: поливинилсилоксан) (фото Gorb et al.).

Уже несколько столетий люди мечтают передвигаться по стенам и потолкам, как многие насекомые или гекконы. На сегодняшний день учёные выяснили, что все известные нам животные по принципу прикрепления к поверхности делятся на два типа: с помощью гладких подушечек или с помощью щетинистых поверхностей (и те, и другие способны приспосабливаться к рельефу поверхности).

Исследователи из MPI и Case Western Reserve остановились на изучении последних (более распространённых среди биологических видов) и выяснили, что щетинки на лапках насекомых расположены очень близко друг к другу и варьируются по длине (от нескольких микрометров до нескольких миллиметров). Затем оказалось, что такая иерархия позволяет получить максимальное сцепление с поверхностью.

Создавая материал с множеством равноотстоящих «волосков», учёные получили ещё одно преимущество – устойчивость к пыли. Её частицы просто «тонут» в промежутках между щетинками.

Грибовидные кончики «отростков» позволяют новой липкой ленте закрепиться на неровной поверхности, даже если на ней присутствуют трещины.

Робот Mini-Whegs 7 на вертикальной стеклянной стене: на «ногах» из обычной офисной липкой ленты (слева), на конечностях из полимера с микроструктурой (справа). Вес Mini-Whegs составляет 120 граммов (фото Daltorio et al.).

Так как волокна щетинок материала — гибкие, «липкая лента» приклеивается и отклеивается множество раз. Во время отклеивания «волоски» растягиваются, а затем отрываются от поверхности (как присоски).

«Прочность сцепления (или сила адгезии) насекомых, пауков и гекконов на гладкой стеклянной поверхности составляет примерно 100 кПа. Наш материал демонстрирует значение в 60 кПа», – с гордостью добавляет Горб.

Сейчас учёные проводят эксперименты с новым материалом, используя его в качестве креплений для робота Mini-Whegs, преодолевающего стеклянные препятствия.

Новую ленту можно будет использовать и в других областях, например, для манипулирования различными стеклянными линзами.

О своих успехах авторы рассказали в своей статье в журнале Bioinspiration & Biomimetics.

Читайте также о том, как техникой приклеивания поделились муха и тарантул, геккон и мидия.



Глиняный торт-наполеон породил пластиковую сталь

8 октября 2007

Хейнекен выпускал пивные бутылки для строительства домов

4 октября 2007

Японцы создали эффективный ударогасящий материал

19 сентября 2007

Новое полимерное покрытие убивает бактерии

11 сентября 2007

Создан рекордный полимер для искусственных мышц

7 сентября 2007