Гекконы помогут получить "сухой клей"

Уникальная способность гекконов передвигаться по ровным поверхностям стен и даже по потолку давно привлекала к себе внимание ученых. Биологи предполагали, что эффект "прилипания" подушек их пальцев к поверхности связан с действием капиллярных сил между волосками на подушечках и опорной поверхностью. Эта теория, однако, не способна объяснить, каким образом гекконам удается с легкостью передвигаться и по гидрофильным (смачиваемым водой), и по гидрофобным (не смачиваемым) поверхностям.

Ученые из группы г-на Отемна предложили альтернативную теорию, согласно которой гекконы удерживаются на стенках благодаря действию сил Ван-дер-Ваальса. Эти силы связаны с относительно слабым электростатическим взаимодействием между атомами и молекулами, возникающим вследствие взаимодействия между электронами. Если подобные силы действуют на большой площади, суммарная сила "притяжения" между двумя телами может оказаться весьма существенной.

Для проверки гипотезы исследователи ставили живого геккона вида Tokay лапкой на поверхности из различных полупроводниковых пластин - как гидрофильных, так и гидрофобных, с высокими и малыми коэффициентами диэлектрической проницаемости. Осторожно прижав геккона к вертикально расположенной пластине, ученые измеряли сдвиговое усилие (тангенциальную составляющую силы физического взаимодействия, shear force) между нею и пальчиками геккончика.

При этом было обнаружено, что на поверхностях материалов с очень низкой диэлектрической проницаемостью геккон начинает "скользить". Если бы действовал капиллярный механизм, гекконы плохо держались бы на гидрофобных поверхностях, так что данные эксперимента свидетельствуют в пользу электростатической теории.

Ученые полагают, что расположение волосков на пальчиках гекконов позволяет обеспечить достаточно большую поверхность взаимодействия, чтобы результирующая сила оказалась достаточной. Для подтверждения своих выводов они сделали две модели пальчика геккона из различных материалов; выяснилось, что оба они обеспечивают примерно равную адгезию. Тем самым было показано, что геометрия расположения волосков более существенна, чем возможные химические реакции между ними и опорной поверхностью.

Сделанное учеными открытие может в перспективе привести к разработке нового поколения так называемых "сухих клеев" с широким диапазоном характеристик, которые будут обеспечивать высокую адгезию с помощью электростатического механизма.

Источник: по материалам PhysicsWeb.