Бионические присоски выдерживают больше, чем брызги
Исследователи разрабатывают новые присоски, вдохновленные морской рыбой-прилипалой (clingfish). Обычные пластиковые присоски часто отваливаются на мокрых и шероховатых поверхностях, что ограничивает их применение. Ученые во главе с Петрой Дитше из Университета Аляски в Анкоридже создают прототипы, способные надежно держаться в таких условиях.
На каменистых берегах Вашингтона рыба-прилипала охотится на моллюсков, удерживаясь на камнях с помощью присоски на брюшке, образованной видоизмененными плавниками. Ей противостоят мощные волны, создающие силу, в 150 раз превышающую вес самой рыбы.
Ключ к ее цепкости — в структуре присоски. Ее край не гладкий, а покрыт иерархией микроскопических волосковидных выступов. Эти структуры создают высокое трение по краям, предотвращая подрыв и разгерметизацию присоски под нагрузкой — проблему обычных пластиковых аналогов.
Принципы биомиметики
Дитше и ее коллеги работают в области биомиметики — заимствования у природы решений, отточенных в суровых условиях. Как отмечает исследовательница, задача не в точном копировании, а в понимании основных механизмов для создания упрощенной, но полезной технологии.
Ученые сосредоточились на двух аспектах:
- Адаптивности материала к неровным поверхностям.
- Высокому трению на краях присоски, препятствующему легкому срыву.
Результаты и применение
Первые тесты показали, что бионические модели создают давление присасывания до 70 000 Паскалей на шероховатых поверхностях. Это эквивалентно давлению 10 больших белых акул, поставленных на офисный стол.
Потенциальные области применения:
- Медицина: Безопасное отведение тканей во время операций без риска прокола.
- Скалолазание: Крепление на мокрых поверхностях.
- Экология: Наиболее актуальный ближайший проект — крепление отслеживающих меток на популяцию вымирающих косаток в заливе Пьюджет-Саунд (Вашингтон). Новые присоски позволят делать это менее инвазивно по сравнению с текущими методами.
Таким образом, бионический дизайн, вдохновленный природой, возвращается в естественную среду, чтобы обеспечить новые возможности для научных исследований.