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
Пригвоздили серпом к земле, перерезали горло и…
Ученые рассказали, как провела последние мгновенья жизни таинственная «вампирша» из Польши....
Секретные китайские спутники «Тысячи парусов» — новый кошмар для астрономов
Наблюдать за звездами с Земли становится всё проблематичнее....
Раскрыта правда о «зелёной» Англии
На самом деле, Великобритании угрожает лососевое вымирание....
Почему викинги не сумели колонизировать Северную Америку?
1000-летняя тайна, похоже, все-таки разгадана....
Доказано на макаках: одиночество в старости сокращает шансы заболеть
Меньше других рядом — меньше угроз....
Лазеры раскрыли тайны затерянных городов на Великом шелковом пути
Стало известно, как города-близнецы процветали в суровом высокогорье....
Аномальное древнее кладбище найдено на юге Испании
В 5500-летнем некрополе оказалось много женщин и мало мужчин....
Специалисты NASA заявляют, что жизнь на Марсе может... скрываться
И они знают, где ее искать....
Коджи и лианглы: ученые раскрыли тайны самого древнего оружия
Выяснилось, что коренные австралийцы тоже любили смертельно подраться....
И снова наглый плагиат от компании Tesla?
Маск опять в суде. Теперь из-за «Бегущего по лезвию 2049»....
Ученые наконец-то подтвердили, что солнечный максимум уже наступил
Метеозависимым людям придётся несладко....
Судебный анализ ДНК может сделать невиновного преступником
Эксперты знают, но ничего не могут поделать....
Добыча криптовалюты: кто-то на этом зарабатывает, а кто-то теряет здоровье
Американские ученые вскрыли неожиданную проблему....
С помощью лидаров археологи нашли ещё более 6600 сооружений майя
Ещё предстоит обнаружить все крупные города древней цивилизации....
Гонки по вертикали: как долго Эверест будет самой высокой горой на планете?
Ученые, кажется, сумели разгадать эту загадку природы....
Инженеры изобрели мембрану для получения воды из воздуха
Высокопроизводительное устройство поможет в засушливых регионах....