Серед усіх ящірок найбільшу увагу вчених завжди привертали гекони, а точніше кажучи, їх вражаюча здатність лазити по абсолютно гладких поверхнях і не зісковзувати з них. Не так давно секрет їх "ліпучесті" був, нарешті, розгаданий. Після чого інженери розробили кілька варіантів "суперскотча", чия поверхня працює за принципом подушечок пальців цієї нічної ящірки.

Фото: AP

Гекони, які можуть за кілька секунд піднятися вгору по гладкій стіні, з давніх часів вважалися тваринами, наділеними чарівною силою. Ці маленькі рухливі істоти примудряються навіть бігати по стелі. До останнього часу біологи не розуміли, яким чином їм вдається проробляти такі фокуси.

Гекони (Gekkonidae) - досить поширене в тропіках і субтропіках нашої планети сімейство нічних ящірок. Всі його представники є хижаками, що поїдають дрібних комах, павуків, ящірок і мишей. Переслідуючи видобуток, гекони можуть підніматися по самим прямовисних скелях, гладким стовбурах дерев і навіть по склу.

Більшість геконів - тварини невеликі (найбільші серед них досягають в довжину 30 см). При цьому вони досить легкі і рухливі. Все це, безумовно, допомагає їм добре лазити, однак секрет "Антигравітаційна" геконів криється не тільки в цьому.

Читайте також: Василіск навчить людини ходити по воді?

Спочатку багато вчених вважали, що ящірка при лазінні випускає з рук спеціальний клей, за допомогою якого і прилипає до поверхні. На ці думки дослідників наводив той факт, що якщо торкнутися лапок гекона, то відчуття липкості дійсно виникає. Але в XIX столітті німецький натураліст Брем спростував цю теорію, не знайшовши на лапках ящірки ніякого клею, а також залоз, його виробляють.

"Ліпучесть" лапок гекона серйозно почали досліджувати лише в кінці минулого століття. Вчені пропонували безліч пояснень цього феномена: механічний захоплення, прояв капілярних сил, вакуумна присоска, електростатичне взаємодія, універсальні ван-дер-ваальсовскіе сили. Саме остання версія в результаті і виявилася правильною.

Вся справа в унікальну конструкцію лапок і пальців гекона. На подушечках пальців цієї ящірки розташовано безліч щетинок, і кожна з них закінчується частоколом гнучких ворсинок діаметром близько 100 нм. Вершинки волосків, мають форму трикутної лопаточки (як присоски дитячих стріл), і забезпечують миттєве прилипання лапки до будь-якої поверхні. Ці мікроволосків дуже еластичні, тому можуть згинатися, пристосовуючись до рельєфу поверхні.

Фото: AP

За допомогою електронного мікроскопа вчені виявили, що довжина несучих волоски щетинок на пальцях гекона становить приблизно 0,1 мм. Вони покривають подушечки пальців і вельми щільними рядами, утворюючи справжній частокіл - до 14 400 щетинок на 1 мм2. Кожна щетина на кінці розходиться на 400-1000 відгалужень - це і є ті самі ворсинки з лопатками шириною 0,2 мкм.

Виходить, що кожен квадратний сантиметр лапки гекона стосується поверхні приблизно двома мільярдами закінчень. При цьому між лопатками ворсинок і поверхнею виникає слабке міжмолекулярної (ван-дер-ваальсовское) взаємодія.

Подібна взаємодія здійснюється між молекулами, які є постійними диполями (тобто мають на одному кінці негативний заряд, а на іншому - позитивний). Як показує практика, диполі присутні в будь-якій речовині, в тому числі і в склі. У волосках на пальцях гекона подібні молекули також є.

Коли два диполя (з поверхні і з волоска) зустрічаються один з одним, то між ними виникає взаємне притягання. Оскільки волосків на пальцях ящірки - мільярди, то сумарне міжмолекулярної взаємодії і забезпечує те саме "мертве" прилипання лапки до поверхні.

А ось для того, що б відкріпити, гекони досить лише трохи змінювати кут між ворсинками і поверхнею (саме від кута зчеплення залежить сила тяжіння диполів) - взаємодія між диполями відразу припиниться і кінцівку "отліпнет". При цьому лапа відлипає від поверхні так само швидко, як і приклеюється (за 0,15 секунди), тому-то ящірка і може бігати по склу або прямовисній скелі з величезною швидкістю (до 50 км / ч).

Вчені підрахували, що кожна щетина може витримати вагу всього лише вага мурашки, однак мільйон таких щетинок, зосереджений на площі 10-копійчаної монети, зможе утримати в повітрі 18-кілограмового дитини. Ну, а вага, який можуть утримати все щетинки гекона при одночасному використанні, становить один центнер!

Після того, як біологи з'ясували механізм переміщення геконів, інженери одразу ж взялися розробляти прилипають пристрої (адгезиви) і нові полімерні вироби, використовуючи відкриття колег. Андре Тайм з Манчестерського університету (Великобританія) і російські вчені з Інституту мікроелектронної технології (Черноголовка) виготовили за принципом лапки гекона самоочисну стрічку, з матеріалу, що називається "каптон" (полімер з органічних речовин амідів).

Ця стрічка товщиною в 5 мкм, на поверхні якої прикріплені волокна довжиною 2 мкм і діаметром 500 нм, може, приліпившись до скла площею 0,5 см2, витримати вантаж в 100 р Правда, прилипає-то вона добре, але тільки один-два рази, після чого липкість її, на жаль, пропадає. Зараз дослідники думають над тим, як би усунути цю проблему.

Фото: AP

Іншим шляхом пішли технологи з університету Каліфорнії (Берклі, США). Вони також розробили липкий адгезивний матеріал, здатний витримувати значну вагу. Це поліпропіленовий полімер, один квадратний сантиметр якого містить 42 мільйони волокон довжиною 15-20 мкм і діаметром 600 нм.

Механізм прилипання такого матеріалу зовсім інший, ніж у звичайного скотчу. Він приклеюється не під тиском, а при спробі ковзання уздовж поверхні (власне кажучи, як і лапка гекона). Волокна згинаються, збільшується площа контакту липкого матеріалу з поверхнею, в результаті зростає і міцність зв'язку.

Якщо такий "скотч" прикріпити до поверхні без навантаження, то сила зчеплення буде незначною, але чим більше навантаження, тим більше сила зчеплення. Сьогодні 2 см2 такого адгезиву можуть утримувати 400 г ваги. Однак, як показують експерименти, подібна "липучка" може працювати тільки на чистих і ідеально гладких поверхнях.

А ось вченим з фірми "NanoSys" (Пало-Альто, США) вдалося розробити технологію отримання ще одного матеріалу, на поверхні якого розташовані чудові лінучіе волоски. Ця диво-стрічка мала навіть більш високою здатністю прилипати, ніж пальці гекона, і їй байдуже були мікронерівності, бруд, пил і краплі води. Винаходом навіть спершу зацікавився Пентагон, але через дорожнечу технології цей адгезивний матеріал поки не знайшов практичного застосування.

Читайте також: Графеновий пластир всім мікробам склеїть ласти

Дослідники переконані, що якщо вдасться створити матеріал, який працює за принципом лапки гекона, то його можна буде використовувати при виготовленні підметок для взуття альпіністів, космонавтів, робітників-висотників, а також воротарських рукавичок і суперскотчей. Всі ці "гекконових" товари напевно будуть користуватися широким попитом. Справа лише за малим - штучно відтворити досягнення еволюційного процесу, який приблизно 100 мільйонів років тому забезпечив геконів їх унікальними лапками.

Читайте також в рубриці " Наука і техніка "