Новый материал выдерживает рекордно большой вес и прилепляется даже к гладкому стеклу. При этом его можно снять без больших усилий и спокойно использовать много раз подряд.

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте создали необычайно цепкую ткань по мотивам лапок геккона и назвали её Geckskin («кожа геккона»).

Рис. 1. «Липучка» Geckskin размером с
открытку надёжно удерживает 42-дюймовый
телевизор весом 18 килограммов, зацепившись
за гладкую вертикальную поверхность. Однако
снять её при необходимости так же нетрудно,
как прицепить — достаточно аккуратно потянуть
за край материала. И никаких липких следов,
перед нами пример обратимой сухой адгезии
(фото UMass Amherst).

В своей статье в Advanced Materials учёные рассказали, что образец нового материала при площади контакта с ровной поверхностью всего в 100 квадратных сантиметров выдержал усилие в 2950 ньютонов (300,8 килограмма).

Для сравнения, последний (и самый впечатляющий) пример подобного «гекконового» материала, созданный в другом университете, удерживал на весу взрослого человека при площади контакта в 400 см².

Столь значимый рост удельной нагрузки удалось получить, переосмыслив схему работы лапок геккона заново.

В череде похожих проектов учёные имитировали армию микроскопических волосков на концах пальцев ловкой ящерицы (они прилипают к любой поверхности за счёт сил Ван-дер-Ваальса).

Однако, по мнению нынешних героев, их предшественники не учитывали всю сложность строения живого прототипа, действовали однобоко. Мол, для того чтобы возникло устойчивое (но при этом обратимое) прилипание, должны правильно взаимодействовать между собой микроволоски, сухожилия, кости и кожа на лапке. Они вместе создают условия для правильного прилипания.

Рис. 2.

В группу исследователей из Массачусетского университета входят не только специалисты по материалам (в частности, полимерам), но и биолог. Вместе они разработали улучшенную теорию лапок геккона, которая позволила им найти закономерности и… отказаться от копирования тех самых волосков, на которые так уповали все предыдущие экспериментаторы.

Вместо этого команда разработала ткань, в которой переплетены мягкая прокладка и жёсткий материал. В составе композита, что интересно, использован полидиметилсилоксан, как и во многих аналогах.

Именно благодаря такому сочетанию мягкая составляющая ткани точно приспосабливается к поверхности, обеспечивая максимально плотный контакт.

Кроме того, вся «кожа геккона» в новом проекте переплетена с некими синтетическими сухожилиями. Это обеспечило системе оптимальный баланс между твёрдостью и податливостью («свободой вращения»), объясняют учёные.

Рис. 3. Новая теория объясняет, как добиться масштабирования «лапок геккона», позволяющего увеличить удерживаемый вес и удельную нагрузку на несколько порядков. На графике показаны замеры для ящерицы (зелёные точки) и нового материала (синие квадратики) (иллюстрация Michael D. Bartlett et al.).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Michael D. Bartlett, Andrew B. Croll, Daniel R. King, Beth M. Paret, Duncan J. Irschick, Alfred J. Crosby Looking Beyond Fibrillar Features to Scale Gecko-Like Adhesion. – Advanced Materials. – V. 24. – Issue 8. – pages 1078–1083; February 21, 2012.