Инженеры из Корнеллского университета (США) создали приспособление, имитирующее способность жука-листоеда Hemisphaerota cyanea «приклеиваться» к листьям за счет сил поверхностного натяжения жидкости.

Разработка клейких (адгезионных) материалов многократного применения ведется уже не первый год, поскольку использование для этих целей полимеров однократного использования экономически и экологически не оправдано. Кроме того, материалы однократного применения могут быть использованы только очень ограниченно.

Исследователи уже демонстрировали материалы, созданные на основе принципов, используемых ящерицей гекконом, лапы которой покрыты огромным количеством тончайших волосков, пристающих к поверхности за счет слабого межмолекулярного Ван-дер-Ваальсового взаимодействия.

Жук H. сyanea (фото с сайта Hr-rna.Com)

О необычайных способностях жука H. cyanea ученые узнали из статьи, опубликованной в 2000 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences; в этой публикации было показано, что насекомое может в течение двух минут удерживаться на поверхности, с которой его пытаются снять, прикладывая усилие, в 60 раз превышающее его собственный вес.

Изучив строение лапок H. сyanea, авторы приступили к созданию устройства, действующего сходным образом. В состав этого приспособления входят емкость для жидкости (сначала использовалась вода, но впоследствии ее заменили маслом) и две пластины, в одной из которых проделано множество отверстий микрометрового диаметра. Прикладывая напряжение в 9 В, исследователи вызывали электроосмотическое движение жидкости сквозь отверстия, формирование капель и образование жидкостных «мостиков», надежно связывающих устройство с поверхностью и позволяющих ему удерживать некоторую массу подвешенного груза.

Сейчас отверстия имеют диаметр около 150 мкм, и приспособление с площадью поверхности в один квадратный сантиметр выдерживает нагрузку в 10 граммов. По расчетам ученых, уменьшение диаметра до 0,1 мкм, что технологически вполне реально, должно довести массу удерживаемого груза до 13 кг.

Импульс напряжения обратной полярности позволяет переместить жидкость обратно в резервуар и отсоединить устройство от поверхности. При этом оба его состояния стабильны, и прикладываемое напряжение просто «переключает» их.

Разработка Майкла Вогеля (Michael Vogel) и Пола Стина (Paul Steen) может найти самое широкое применение в технике для создания различных устройств: от электронных дверных замков до приспособлений, позволяющих людям специальных профессий передвигаться по отвесным поверхностям и стенам.

Пока нам удалось создать только опытный образец, однако, скорее всего, в течение пяти лет, мы доведем разработанную нами технологию до коммерческого применения в адгезионных материалах многократного применения с управляемыми свойствами, – сказал Стин, слова которого приводит Nature News.