Материал, разрушающий все привычные представления о человеческих возможностях, создали российские ученые из Института физики полупроводников им. Ржанова СО РАН. Он максимально точно копирует структуру лапок геккона, которые обладают большой силой сцепления с поверхностью. В перчатках и обуви, сделанных из такого материала, человек может подниматься по любой вертикальной поверхности, даже по стеклу, не прилагая особых усилий. При этом можно еще нести на себе много килограммов «полезной нагрузки»! Чем не инновация, которая может пригодиться во многих отраслях: в строительном деле, в космонавтике, в медицине. Но наши ученые, как всегда, теоретически и экспериментально опережающие западных коллег, рискуют уступить первенство из-за нехватки средств.
Подошва лапки геккона покрыта мельчайшими ворсинками. Справа лапка геккона в 30-кратном увеличении. Источник geckolab.lclark.edu и Andrew Syred / Science Photo Library
Как сообщили «МК» в лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН, еще лет 15 назад люди не знали, как геккон удерживается на вертикальной поверхности, независимо от ее свойства и степени загрязнения. Считалось, что адгезивные свойства ему придает специальный клей, вырабатываемый организмом. Однако когда появилась возможность рассмотреть конечности ящерицы под электронным микроскопом с высочайшим разрешением, исследователям открылась истина. На самом деле на каждой лапке этого существа присутствует еще 10 в 8-й степени нанолапок, с виду напоминающих тончайшие волоски, сцепляющихся с опорной поверхностью посредством сил межмолекулярного взаимодействия.
В институте решили воссоздать структуру лапки геккона из полимера при помощи особой технологии, благодаря которой удалось создать на малюсеньких столбиках «подошвы» (их диаметр, только представьте — несколько микронов!) нановолоски. Если такую пластину приложить к стене, она «намертво» сцепляется с ней. Это могло бы, по мнению разработчиков, оказаться полезным в медицине и во многих отраслях промышленности. В частности, в будущем можно было бы отказаться от традиционных креплений тяжелых предметов, например телевизоров, на стены. Их можно было бы просто «прилеплять», выполнив заднюю панель из геккон-адгезива. «Почти у всех, кому мы демонстрируем свой материал, возникает законный вопрос: «А как можно отлепить обратно от стены вашу «гекконовую лапку»?» — говорит руководитель лаборатории Виктор Принц. — На что мы отвечаем: «Точно так же, как это делают ящерицы: они не поднимают лапы прямо перпендикулярно поверхности, а как бы изгибают их, постепенно меняя угол сцепления нанолапок, и последовательно отрывают один ряд нанолапок за другим. От этого, кстати, они и движутся не слишком быстро по сравнению с другими ящерицами». Сила сцепления лапок геккона с поверхностью такова, что одна ящерица теоретически могла бы удержать на себе вес взрослого человека! Наш образец размером 200 см2 может удерживать до 300 кг (!).
Старший научный сотрудник ИФП СО РАН Владимир Селезнев за работой по формированию геккон-адгезива. (Фото предоставлено ИФП СО РАН)
Было бы странно, если бы такая возможность не привлекла внимания и западных ученых. В настоящее время известны результаты китайских и американских исследователей. Правда, у первых срок жизни «лапок» не велик, они быстро теряют свои свойства в процессе эксплуатации. Зато у исследователей американской организации, работающей под эгидой Пентагона, результаты оказались куда более впечатляющими: их испытатель в надетых на руки перчатках из аналога геккон-адгезива поднялся по стеклянной вертикальной поверхности на высоту 8 метров.
«Не знаю, почему их «человек-геккон» смог достичь только этой высоты? — комментирует результаты заокеанских коллег Принц. — Возможно, потому, что они все-таки не достигли долговечности материала. Иными словами, наш испытатель, если бы мы смогли дойти до таких испытаний, смог бы залезть и на небоскреб. Просто разница между нами и нашими американскими конкурентами в том, что наша разработка до сих пор не востребована в стране. На те 2 миллиона рублей, которые были выделены в рамках Федеральной целевой программы, мы смогли создать только наш образец размером с книжку и провести испытания. Для сравнения, финансирование американского проекта превышает наше в сотни раз. Если бы только в 10 раз, мы бы завершили разработку».