√еккон и миди€ объединили техники приклеивани€




√еккон и миди€, вис€ща€ на своих клеевых ниточках, подсказали решение давней проблемы. », может быть, даже приблизили чью-то мечту (фото H. Lee, W. Lim, A.J. Kane).
√еккон и миди€, вис€ща€ на своих клеевых ниточках, подсказали решение давней проблемы. », может быть, даже приблизили чью-то мечту (фото H. Lee, W. Lim, A.J. Kane).


’одить по стенам возможно. ј ходить по стенам под водой невозможно. Ётот факт долгое врем€ удручал научный мир. Ќо, к счастью, теперь стало известно, что нужно дл€ хождени€ по подводным стенам. Ёто стало реальностью благодар€ тому, по чему у всех нас так страдает душа Ч нанотехнологи€м. ј также благодар€ странной парочке Ц мидии и геккону.

√екконы Ч €щерицы, которые насел€ют «емлю больше 50 миллионов лет. «а то врем€, пока они еЄ так усиленно и терпеливо насел€ли, гекконы заодно развили у себ€ удивительные умени€, которым по-тихому завидуют все другие пресмыкающиес€.

ѕредставителей семейства гекконовых называют также цепкопалыми, и не просто так. Ёти крошечные существа умеют бегать по гладким стенам ничуть не хуже, чем по горизонтальным поверхност€м.

—лева Ч электронный снимок поверхности, сделанной ћессерсмитом и коллегами. —права, как вы догадались, Ч структура 3,4-дигидрокси-л-фенилаланина Ч "липкой" молекулы. ѕо весу этот вещество составл€ет 17% веса нового материала (фото и иллюстраци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee, Phillip B. Messersmith)


—лева Ч электронный снимок поверхности, сделанной ћессерсмитом и коллегами. —права, как вы догадались, Ч структура 3,4-дигидрокси-л-фенилаланина Ч "липкой" молекулы. ѕо весу этот вещество составл€ет 17% веса нового материала (фото и иллюстраци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee, Phillip B. Messersmith)

Ќо учЄных не проведЄшь даже самыми цепкими пальцами, и эти дотошные реб€та нацелили на п€тки гекконов свои микроскопы. ќказалось, что на ногах у этих €щерок есть крошечные волоски, каждый из которых плотно присоедин€етс€ к поверхности за счЄт молекул€рных св€зей. ј в результате суммарного эффекта множества таких волосков геккон легко может удержатьс€ на любой вертикальной поверхности, благо зверушка невелика.

 стати, точно такой же механизм держит мух на потолке, тоже довольно лЄгких.

— помощью современных технологий это свойство не очень сложно сымитировать.  то-то даже сделал робота, который без проблем карабкаетс€ по стеклу.

ƒар геккона и талант мидий в одном журнале за прежнюю цену! (иллюстраци€ с сайта nature.com).

ƒар геккона и талант мидий в одном журнале за прежнюю цену! (иллюстраци€ с сайта nature.com).
¬от только у геккона и его технологических имитаций есть один большой недостаток. ≈сли поместить такого €щера в воду Ч ну, не всего, а хот€ бы его лапы, Ч то в такой среде они сразу перестанут "работать", то есть почти ни к чему не будут прилипать.

Ёто кстати, типична€ проблема практически при любом приклеивании. ≈сли вы пытались приклеить пластырь на мокрую кожу, то, конечно, понимаете, о чЄм речь. ≈сли не понимаете, то попытайтесь: по времени это увлекательное зан€тие может заменить перекур, а то и целый обеденный перерыв!

»з-за этой беды многие светлые умы потер€ли не один обед и не один ужин и долго не знали, у кого просить помощи.   счастью, доктор ‘илипп ћессерсмит (Phillip B. Messersmith), материаловед из —еверо-западного университета (Northwestern University), обратилс€ за поддержкой к миди€м, чем и спас многих коллег от недоедани€ и недосыпа. ќн воврем€ вспомнил, что мидии производ€т уникальный натуральный суперклей.

“акие моллюски выдел€ют особое вещество, которым жЄстко прикрепл€ютс€ к любым поверхност€м под водой. Ёто могло бы пригодитьс€ при создании каких-нибудь "техноног", шагающих по мокрым поверхност€м. Ќо и тут, как назло, есть трудность.

Ќа этой замысловатой, но вроде бы пон€тной схеме исследователи показали, что и как они сделали (иллюстраци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee & Phillip B. Messersmith)


Ќа этой замысловатой, но вроде бы пон€тной схеме исследователи показали, что и как они сделали (иллюстраци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee & Phillip B. Messersmith)

Ётот мидиевый клей фиксирует поверхности очень крепко, поэтому с такими липкими подошвами под водой не очень-то побегаешь. ћожно было бы воспользоватьс€ компромиссным вариантом и вз€ть какое-нибудь менее липкое вещество, ведь химиками создано много подобных разработок.

ќднако все они страдают существенным недостатком: такие вещества, как правило, выдерживают немного циклов отклеивани€-приклеивани€. “ак что с такими кле€ми побегать можно Ч но недолго.

Ќа снимке ‘илипп ћессерсмит жертвует науке свой бизнес-ланч из моллюсков (фото с сайта biomaterials.bme.northwestern.edu).

Ќа снимке ‘илипп ћессерсмит жертвует науке свой бизнес-ланч из моллюсков (фото с сайта biomaterials.bme.northwestern.edu).
“огда ћессерсмит решил заодно заручитьс€ и поддержкой гекконов, которые по суше бегают без проблем. "я подумал: "ј что, если соединить белок этого кле€ со "стратегией" бега геккона? Ќаверное, получитс€ что-то интересное и полезное!" Ч вспоминает ћессерсмит.

ѕодумал. —обрал команду коллег. —делал что хотел. » отчиталс€ об успехах в журнале Nature.

ƒл€ своей разработки ћессерсмит изготовил матрицу из крошечный кремниевых "колонн" толщиной 400 нанометров, высотой 600 нанометров и разместил еЄ на крошечном кусочке гибкой ленты. ѕолучилс€ скотч, идею которого, учЄный, как легко догадатьс€, вз€л у гекконов.

ј после исследователи покрыли эти столбики слоем белка, отвечающего за кле€щие характеристики того самого вещества мидий. Ќасколько же эффективно это изобретение?

—огласно результатам экспериментов, вполне. ¬ частности, приклеивание в сухих услови€х не стало хуже, а под водой оно оказалось в 15 раз сильнее, чем у аналогичных моделей. “акже сообщаетс€, что разработка может выдержать более тыс€чи приклеиваний-отклеиваний, что не так много, но уже очень большое достижение.

«десь показано приклеивание-отклеивание с участием шести нанонитей geckel (анимаци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee & Phillip B. Messersmith).

«десь показано приклеивание-отклеивание с участием шести нанонитей geckel (анимаци€ Haeshin Lee, Bruce P. Lee & Phillip B. Messersmith).
 стати, "приклеенное состо€ние" длитс€ недолго, что позвол€ет предметам быстро прикрепл€тьс€ к поверхности и открепл€тьс€ от неЄ.

Ётому гибридному материалу ћессерсмит дал название geckel Ч от английских слов gecko Ч "геккон" и mussel Ч "миди€".

ћессерсмит уверен в том, что geckel найдЄт применение в самых разных област€х Ч от лЄгкой промышленности до военной. ѕо его мнению, материал особенно пригодитс€ в медицине при создании механических средств типа пластырей.

—пециалисты предполагают, что geckel после дальнейших усовершенствований будет очень успешным и с коммерческой точки зрени€. Ќо купить его в магазине пока что нельз€.

»сточник: MEMBRANA

 лючевые слова:
–оботы подобные животным
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

–оботы-животные


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!

ќбратите внимание полезна€ информаци€.