Выйти сухим из воды: новое нанопокрытие не смачивается, даже если очень постараться
Исследователи разработали новый материал, вдохновленный водным пауком, который может оставаться сухим под водой в течение нескольких месяцев и эффективно отталкивает бактерии и морские организмы, такие как ракушки. Они утверждают, что этот материал легко производится, масштабируется и имеет широкий спектр практического применения.
Идея биоинспирации заключается в использовании природных принципов для создания разнообразных материалов. Однако превратить идею в реальность может быть сложно.
Ученые в Гарварде решили взять водного паука в качестве источника вдохновения и разработали металлическую поверхность, которая обладает супергидрофобными свойствами, то есть отталкивает воду и способна оставаться сухой под водой в течение нескольких месяцев.
— Джоанна Айзенберг, одна из соавторов исследования.
Водный паук, известный как паук-серебрянка, единственный вид пауков, который почти полностью живет под водой. Он имеет миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые задерживают воздух вокруг его тела, создавая так называемый пластрон — тонкий слой воздуха между пауком и водой.
Исследователи поняли, что стабильный подводный пластрон возможен в теории, но на практике создание такой шероховатой поверхности, как у паука-колокольчика, делает материал более слабым и уязвимым к изменениям температуры и давления. В предыдущих экспериментах поверхности оставались сухими всего несколько часов.
Ученые понимали, что свойства смачивания поверхности зависят от ее молекулярных свойств и топографии. Поэтому они создали аэрофильную поверхность, которая притягивает и удерживает пузырьки воздуха или газа из титанового сплава. Они также создали наноразмерную шероховатость, используя электрохимическое окисление и химическое растворение образовавшегося оксидного слоя.

Исследователи проверили устойчивость поверхности, подвергая ее гибким испытаниям, где она сгибалась, скручивалась, обливалась горячей и холодной водой, а также шлифовалась песком и сталью. После всех испытаний поверхность оставалась аэрофильной. Новый наноматериал выдержал более 208 дней постоянного погружения в воду и множество погружений в кровь без прилипания бактерий E. coli и ракушек.
— ведущий автор исследования Александр Теслер.
Исследователи отмечают, что этот материал может быть использован в биомедицинских устройствах для предотвращения послеоперационных инфекций, а также в подводных трубопроводах и датчиках для предотвращения коррозии. Он также может быть сочетан с другим биоинспирированным материалом, разработанным командой SEAS — технологией скользких пористых поверхностей, заполненных жидкостью.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials.
Идея биоинспирации заключается в использовании природных принципов для создания разнообразных материалов. Однако превратить идею в реальность может быть сложно.
Ученые в Гарварде решили взять водного паука в качестве источника вдохновения и разработали металлическую поверхность, которая обладает супергидрофобными свойствами, то есть отталкивает воду и способна оставаться сухой под водой в течение нескольких месяцев.
Исследования в области биоматериалов всегда увлекательны, поскольку они позволяют нам применять новые материалы с уникальными свойствами, вдохновленные природой. Это исследование демонстрирует, как развитие этих принципов может привести к созданию подводных поверхностей с превосходными характеристиками
— Джоанна Айзенберг, одна из соавторов исследования.
Водный паук, известный как паук-серебрянка, единственный вид пауков, который почти полностью живет под водой. Он имеет миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые задерживают воздух вокруг его тела, создавая так называемый пластрон — тонкий слой воздуха между пауком и водой.
Исследователи поняли, что стабильный подводный пластрон возможен в теории, но на практике создание такой шероховатой поверхности, как у паука-колокольчика, делает материал более слабым и уязвимым к изменениям температуры и давления. В предыдущих экспериментах поверхности оставались сухими всего несколько часов.
Ученые понимали, что свойства смачивания поверхности зависят от ее молекулярных свойств и топографии. Поэтому они создали аэрофильную поверхность, которая притягивает и удерживает пузырьки воздуха или газа из титанового сплава. Они также создали наноразмерную шероховатость, используя электрохимическое окисление и химическое растворение образовавшегося оксидного слоя.

Исследователи проверили устойчивость поверхности, подвергая ее гибким испытаниям, где она сгибалась, скручивалась, обливалась горячей и холодной водой, а также шлифовалась песком и сталью. После всех испытаний поверхность оставалась аэрофильной. Новый наноматериал выдержал более 208 дней постоянного погружения в воду и множество погружений в кровь без прилипания бактерий E. coli и ракушек.
Мы использовали метод, предложенный теоретиками 20 лет назад, чтобы доказать стабильность нашей поверхности. Мы не только создали новый тип материала, обладающего супергидрофобностью и прочностью, но также можем повторно применить эти принципы с другими материалами
— ведущий автор исследования Александр Теслер.
Исследователи отмечают, что этот материал может быть использован в биомедицинских устройствах для предотвращения послеоперационных инфекций, а также в подводных трубопроводах и датчиках для предотвращения коррозии. Он также может быть сочетан с другим биоинспирированным материалом, разработанным командой SEAS — технологией скользких пористых поверхностей, заполненных жидкостью.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...