eknow — обзор технологий

Учёные из института Макса Планка 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, — если же она испачкается и потеряет часть своих свойств, то её можно промыть в мыльной воде, что вернёт ей начальную липкость».

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.

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.