Что общего у ящерицы с технологиями будущего?
2 ноября 2011 г.
Божья коровка способна без труда передвигаться по гладкому оконному стеклу, а геккон бегает по потолку. Природа наделила их особой техникой сцепления с поверхностью. Эту уникальную способность, а также возможности ее применения для разработки технологий будущего изучают профессор Станислав Горб и его коллеги в Киле.
Маленькая центрифуга медленно начинает вращаться. Сидящая в ней божья коровка продолжает ползать по барабану. Темп вращения увеличивается, и жучок больше не двигается, кажется, что он приклеился. Барабан крутится все быстрее и быстрее, частота вращения достигает уже почти 2500 оборотов в минуту, а божья коровка по-прежнему держится на поверхности. Но при частоте вращения 3000 оборотов в минуту она все-таки отлетит от поверхности так называемой "карусели" - прибора, с помощью которого ученые изучают силу сцепления с поверхностью этого насекомого.
"Клейкие" жучки
Божья коровка - не единственное живое существо, способное без видимых усилий удерживаться на отвесных гладких поверхностях. Это свойственно большинству насекомых, хотя практически у каждого их вида есть своя, особая техника сцепления. Одни выделяют специальную жидкость, у других лапки прикрепляются к поверхности, будто при помощи крошечных липучек. Одни могут удержаться лишь на определенных видах поверхности, а другим это удается везде.
Разнообразие возможностей сцепления изучает профессор Станислав Горб (он родом из Украины) в Университете Киля. Объектами его исследований являются жуки, пауки и саранча. Ученый хочет выяснить, какой сцепляемостью обладают отдельные поверхности и как можно соединять различные материалы.
Вопреки силе земного притяжения
Ползающего по стенам и потолкам геккона видел, наверное, каждый. Издалека геккон - просто симпатичная ящерица с присосками на лапках. На самом же деле стопа геккона состоит из тонких пластинок, на которых расположены крохотные волоски. На концах волоски разделяются на еще более крошечные ворсинки. Всего таких мини-ворсинок на лапах геккона - миллиарды, каждый - толщиной всего в 200 нанометров. Эти волоски укладываются на поверхность, по которой ползет геккон, и чем глаже ее структура, тем лучше. При этом действуют силы межмолекулярного взаимодействия.
Волшебное слово "бионика"
Эту совокупность свойств человек хочет использовать в своих целях. Бионика - это технология будущего. Чем глубже ученые проникают в микроскопические разделы природного мира, тем больше секретов они узнают. Чем дальше продвигается вперед нанотехника, тем проще ученым имитировать существующие в природе мельчайшие структуры.
Уже сейчас профессору Горбу и его коллегам удалось разработать клейкую ленту, которая имитирует способность лап геккона сцепляться с поверхностью. Эта лента, названная учеными "гекко-скотч", прилипает к гладким поверхностям, и ее можно использовать неограниченное количество раз. При этом она выдерживает значительную нагрузку: ею можно, например, прикрепить к оконному стеклу молоток.
Роботы-уборщики и человек-геккон
В Техническом университете города Ильменау в Тюрингии эта клейкая лента уже проходит испытание на мини-роботах. С помощью "гекко-скотча" роботы передвигаются по гладким отвесным поверхностям. Цель проекта - разработать роботов, которые могли бы проводить очистку шахт или фасадов домов.
Данные, полученные на основе исследований характеристик насекомых, могут оказаться полезными и в сфере защиты растений. Например, при помощи опрыскивания можно было бы изменять поверхность листа таким образом, чтобы насекомое-вредитель не могло на нем удержаться.
Профессор Горб и его коллеги движимы идеей создания искусственных структур по образу и подобию живой природы. Можно ли разработать технологию, позволяющую не прибивать, а приклеивать полки к стене? Скреплять между собой автомобили или самолеты? А может, и сам человек научится когда-нибудь подниматься по стенам, как паук или геккон? Но, чтобы научиться копировать природу, необходимо проникнуть в самую суть ее явлений. А для этого ученым придется приложить еще немало усилий.
Автор: Зильке Вюнш / Ольга Солонарь
Редактор: Дарья Брянцева