Гекконы и гекожа, изобретение вдохновленное природой

Более 10 лет назад ученые разгадали секрет способности необычного животного геккона прилипать к поверхностям. С тех пор несколько научных групп пытаются воссоздать это свойство в коммерческих целях. Индустрия клейких веществ давно нуждается в мощном клее, который можно было бы удалять без следа. Клейкие свойства кожи геккона впервые были воссозданы лауреатом нобелевской премии Андре Гайма. Они создали синтетическую ленту с микроскопическими волосками, как на лапах геккона, но производить ее в промышленных объемах пока невозможно. Теперь исследователи из Массачусетского университета пытаются развить эту идею. Крис Элайасмит рассмотрит их успехи.

Гекконы – необычная физиология животного

Полиуретановый клей уже много лет широко используется в строительстве и ремонте. Он может склеить что угодно, но он пачкает все вокруг, очень воняет, его испарения токсичны и он одноразовый. «Сейчас я хочу проверить альтернативу этому клею, от которого не будет болеть голова и который не сохнет целый день, – рассказывает Крис Элайасмит. Специалисты в двух разных областях науки решили совместно создать новый вид клейкого вещества».


Чтобы создать успешный продукт, повторяющий удивительную способность геккона нарушать законы гравитации, пришлось детально изучить физиологию этого животного. Благодаря этому они разработали новую липкую ленту, небольшой отрывок которой может приклеить к стене вес в 300 кг и может быть снят, не оставляя следов.

Изучение свойств подушечек на лапах геккона

Данкен Иршик уже более 20 лет изучает гекконов. Эти животные очень разнообразны, у них очень сильные подушки на лапах, они способны выдержать вес, превышающий собственный в 2,5 раза и могут бегать вертикально по стеклу. Геккон крепится к поверхности с помощью подушечек на лапах и легко взбирается вверх. Он расправляет подушечки на лапах, чтобы удержаться. Многие думают, что гекконы выделяют клейкое вещество, чтобы удержаться на гладкой поверхности, но как не странно, они не оставляют следов. Как же он на самом деле цепляется? Подушечки на пальцах геккона очень тесно контактируют со стеклом. Чтобы разобраться в этом процессе, необходимо рассмотреть их под электронным микроскопом.

На этих подушечках имеются микроскопические щетинки, Данкен говорит, что на каждой щетинке имеются сотни нанолапок, так называемых лопаток, они настолько маленькие, что контактируют с поверхностью на молекулярном уровне, так геккон цепляется за стены. Но Данкен открыл еще одну особенность лапок животного. У гекконов в пальцах есть крохотные тугие сухожилия, которые соединены с мягкими щетинками. И это открытие означало прорыв. Сухожилия в пальцах выталкивают микроскопические волоски на подушечках наружу, что увеличивает площадь соприкасающейся поверхности и придает геккону его уникальные способности к прилипанию.

Гекконы и гекожа – клейкий материал будущего

Понимание этого принципа легло в основу инновационного клейкого материала, который назвали Гекожа (Geckskin). Главный разработчик Ал. Кросби, полагаясь на биологов, он проектирует реальные изделия. «Главное понимать целостность этой системы. Мы берем отрезок ткани и покрываем его полимером. Полимер ведет себя, как микро-щетинки геккона, а тугая ткань как сухожилие», – объясняет Ал. Кросби (ученый-разработчик). Использовать разработанный клейкий материал очень просто. Он крепится как обычная клейкая лента очень прочно, но если потянуть вверх, легко снимается, не оставляя следов.

Еще одна чудесная особенность геккона в том, что сухожилия позволяют ему сворачивать и разворачивать пальцы во время бега до 15 раз в секунду, они моментально прилипают и отрываются. Крис Элайасмит убеждается в прочности данного материала на практике, проведя два эксперимента с подвешиванием тяжелых блинов к гекоже и толканием легкового автомобиля при помощи веревки с прикрепленной гекожей. «Мы проследили путь этой идеи от концепции до ее воплощения в лаборатории и этого наглядного научного эксперимента в контролируемых условиях», – Крис Элайасмит. Какое же у «гекожи» будущее? «К нам обращаются многие компании от небольших до очень крупных. Мы работаем над целой линейкой продуктов и в скором времени надеемся наладить массовое производство», – рассказывает Ал. Кросби.

Перспективы клейких материалов на основе свойств геккона

Гекожа – клеящаяся лента, которую можно использовать тысячи раз, и которая изготовлена из недорогих материалов. Гекожа является продуктом взаимосвязи биологической и прикладной наук, ученых интересовал совершенный клейкий материал, они понимали, как он должен работать и для реализации этой идеи они изучили уникальные свойства гекконов. Существует много вариантов использования этого материала от хирургической ленты и автомобильных шин до других повседневных нужд. Возможно, когда-нибудь мойщики окон будут карабкаться по небоскребам как персонаж фильма человек-паук, но данная технология потребует большего количества испытаний, прежде чем станет частью нашей повседневной жизни.