Что общего у геккона и коврика-держателя для телефона?
Так происходило на протяжении всего периода существования человечества. Порезав руку о траву или острый край осколка каменной скалы, первобытный человек, понял, что этим свойством можно воспользоваться с максимальной пользой для себя и сделал нож. Обрабатывая рыбу, древние римские мастера военного дела, заметили, что пока ее не очистить от чешуи, нож не входит в ее тело. Таким образом, они нашли способ защиты воинов от острых стрел, и создали доспехи в виде чешуйчатых ячеек. В результате наблюдений за природными явлениями, Леонардо да Винчи изобрел первые машины.
В наше время таким полезным, позаимствованным у природы изобретением стал противоскользящий коврик-держатель, который находит широкое применение не только в машине, но и в офисах. Еще один пример – всем известные, такие удобные липучки-застежки. Все это – достижения одной из современных нанотехнологий - биомиметики. Ее цели и задачи – создавать необычные материалы, положив в основу исследования различных явлений природы. В арсенале этой научной технологии – мощнейшие электронные микроскопы, позволяющие воссоздать материалы, структура и строение которых максимально приближены к природным, наделяя их уникальными характеристиками.
Благодаря биомиметике, был создан поистине феноменальный атрибут - антискользящий коврик, для размещения и удержания мелких приборов и прочих вещей на любой плоской поверхности, в том числе и наклонной. В быту на него безбоязненно кладут предметы, которые требуют осторожного обращения (телефоны, очки и т.п.). Такой коврик-держатель можно подвешивать – предметы и в таком состоянии прекрасно удерживаются на нем. Все это - лишь малая часть из множества научных достижений, в которых использованы уникальные природные биотехнологии.
Начало этим изысканиям было положено группой американских ученых-исследователей под руководством А. Гейма. Они обратили внимание на ящериц гекконов, которые с легкостью перемещались по абсолютно гладким стенкам стеклянного аквариума. Тщательно изучив строение их лапок, ученые пришли к выводу, что такую устойчивость обеспечивают микроскопические ворсинки. Их толщина в десять раз меньше толщины человеческого волоса. Но, каждая из них обладает уникальной силой (около десяти Ньютон) Вандерваальсового воздействия. А если учесть, что на поверхности каждой лапки расположены десятки тысяч таких ворсинок, то сила сцепления составляет около 10 н/см² (1 кг/см²). Именно она и удерживает ящериц в вертикальной плоскости на идеально гладкой поверхности. Благодаря этому открытию и возможностям биотехнологий, был создан коврик-держатель, который за короткое время стал незаменимым во многих машинах и офисах.
Все работы по его изготовлению проводились с использованием нанотехнологий. С подошвы лапок геккона, методом электронной литографии, была сделана копия, а затем получена пленка из полимерных материалов, структура которой в точности повторяла микроструктуру подошвы ящерицы. Во время испытаний ее приклеили к стеклу и измерили силу, которая потребовалась, чтобы оторвать образец размером 1х1 мм от этой поверхности. Оказалось, что для этого необходимо приложить усилие, равное 3Н. Оно в три раза меньше сцепляющей силы лапок геккона. Но и его хватает, чтобы наноковрик смог удержать телефон или какой-либо другой предмет на панели автомобиля во время передвижения.
На этом научные изыскания группы А. Гейма были прекращены. Но ими продолжили заниматься другие ученые-исследователи из разных стран. Они провели многочисленные опыты с использованием различных материалов для изготовления ковриков, обладающих удерживающими и антискользящими свойствами. В результате их длительных изысканий был найден оптимальный вариант, и изготовлен коврик Marvelmat из силикона, пользующийся огромной популярностью во всем мире. Его микроструктура состоит из микрочешуек, содержание которых в одном квадратном сантиметре около 29000 штук. Он идеально прилипает к сухим абсолютно гладким или шершавым поверхностям. Этот наноковрик - одно из лучших достижений биотехнологий. Он получил высшую награду – золотую медаль престижного конкурса по дизайну офисных помещений международного значения в 2011 году.
