Рецепт нового водостойкого покрытия подсказал паук

Инженеры из флоридского университета (UFL) объявили о создании новой поверхности-репеллента, категорически отказывающейся промокать. При потрясающей эффективности источником вдохновения и отправной точкой для учёных послужили не тефлон или воск – а пример из мира природы.

Волоски на паучьих лапках настолько малы, что подбираются очень близко к поверхности и взаимодействуют с ней на молекулярном уровне, используя феномен, известный как электромагнитные силы Ван-дер-Ваальса (иллюстрация National Science Foundation).

В последние годы специалисты вовсю кинулись создавать новые гидрофобные поверхности, имитирующие структуру листьев растений (в основном лотоса), а вот американские умельцы старательно воспроизвели на крошечных кусочках пластика форму и строение знаменитых волосков с паучьих лапок, известных биологам уже больше века. Благодаря таким "щёткам" насекомое свободно передвигается даже по абсолютно гладкому потолку.

"Такие волоски у пауков различаются по длине и вообще очень сильно варьируются — длинные и короткие, разнообразно изогнутые и прямые. Мы попытались повторить эту структуру", — говорит Вольфганг Зигмунд (Wolfgang Sigmund), ведущий автор исследования. В пресс-релизе он рассказывает, что начал разрабатывать идею подобной поверхности около пяти лет назад, но до привлечения к делу пауков существенного прорыва в водооталкивании не было.

Поначалу инженеры стремились выдерживать размер и расстояние между волокнами математически строго. Однако именно имитация хаотичного рисунка волокон на кончиках паучьих лап с помощью пластиковых волосков (со средней длиной 600 микрометров) привела к удивительному результату. Чистая физика без привлечения химии создала беспрецедентный отталкивающий эффект. По словам исследователей, их материал (в котором при производстве длина каждого волоска, в отличие от толщины, — величина случайная) сопротивляется даже нефти.

На микрофото справа отлично видно, как капля воды на покрытии Зигмунда сохраняет свою сферическую форму, независимо от того, движется она или нет. Благодаря волоскам (слева) за каплей даже не остаётся тончайшего "хвоста", как в случае других гидрофобных поверхностей (иллюстрация Shu-Hau Hsu et al./Langmuir).

Всё ещё находящееся в стадии доработки покрытие уже привлекло внимание представителей промышленности. Нетрудно представить возможные области применения такого материала: упаковки пищевых продуктов, оконные рамы, самоочищающиеся солнечные батареи и уйма других областей.

Статья американских инженеров опубликована в Langmuir.