Лапки геккона из углеродных нанотрубок

 


Исследователи из The University of Akron и Rensselaer Polytechnic Institute создали адгезивную «гекко-ленту», имитирующую поверхность лапок ящерицы геккона, который может с легкостью перемещаться по отвесным стенам.


Рис. Лапка геккона и микрофотография щетинки seta с многочисленными spatulas.


Лапки геккона покрыты микроскопическими щетинками setae, которые в свою очередь разветвляются на сотни более мелких лопаткоподобных образований spatulas. Вступая в контакт с какой-либо поверхностью, последние деформируются и образуют на молекулярном уровне множество ван-дер-ваальсовых связей, которые в совокупности дают очень большую силу притяжения. Таким образом может быть устроен искусственный адгезивный материал, не требующий применения клеящих веществ.

Ранее ворсинки на лапках геккона пытались сымитировать в основном при помощи полимерных волокон, однако из-за невысокой прочности они не столь хороши. Новый материал представляет собой полимерную ленту, которая покрыта пучками нанотрубок. Эти пучки обладают иерархической структурой, подобной системе setae/spatulas По словам ученых, сопротивление сдвига их лент в четыре раза превосходит природный прототип и аналоги из обычных пучков нанотрубок и в десять раз превосходит полимерные аналоги. Эксперименты были проведены с использованием как гидрофильных (стекло, слюда), так и гидрофобных (тефлон) поверхностей.

Искусственные setae были изготовлены в виде пучков углеродных нанотрубок с использованием обычного фотолитографическиго процесса и осаждения из паровой фазы. Длина пучков составляла 200-500 мкм, и на их концах сформировались spatulas из ориентированных нанотрубок. Потом пучки были перенесены на гибкую полимерную ленту.

При площади контакта 1 см2 такие пленки способны удержать 4 кг нагрузки. Как и у геккона, прочность на отрыв у пленок много меньше сдвиговой, благодаря чему можно легко отклеивать их от поверхности.

Таких ленты могут применяться для конструирования роботов, способных перемещаться по стенам, а так же в ситуациях, когда обычные адгезивы на основе клеящих средств не работают, например, в открытом космосе.

Работа была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Нанотехнологическое сообщество "Нанометр"