Гекконы способны сохранять сцепление с мокрыми поверхностями не потому, что подушечки их пальцев отталкивают воду, а потому, что они притягивают ее. Новый полимер, созданный на основе этого явления, может найти применение в подошвах обуви, которые не дают людям скользить на льду.
Основная причина того, что лед скользкий, заключается в том, что даже при отрицательных температурах на его поверхности есть очень тонкая пленка жидкой воды.
Короче говоря, эта пленка присутствует из-за того, что молекулы воды на поверхности куска льда не удерживаются на месте какими-либо молекулами над ними. Напротив, молекулы внутричто твердый блок надежно закреплен другими молекулами, которые упакованы сверху, снизу и со всех сторон от них.
Кроме того, давление, которое наши ноги оказывают на лед, снижает его температуру плавления, плюс трение, которое мы производим, шаркая ногами по льду, производит тепло, которое может немного его расплавить.
Большинство противоскользящих материалов для подошв обуви пытаются решить эту проблему, отталкивая жидкую воду. Однако это не относится к экспериментальному новому полимеру, который черпает вдохновение из пальцев геккона.
Каждая из подушечек пальцев геккона состоит из рядов крошечных волосовидных структур, известных как щетинки. Узкие канавки между этими рядами естественным образом втягивают жидкую воду посредством капиллярного действия. Этот процесс производит всасывание. Поэтому, когда рептилия идет по твердой поверхности, покрытой пленкой воды, ее пальцы фактически присасываются к этой подстилающей поверхности.
Международная группа ученых решила воспроизвести это явление в полимере, созданном человеком, путем объединения силиконового каучука с наночастицами гидрофильной (притягивающей воду) керамики, известной как диоксид циркония. Этот полимер был раскатан в тонкий лист, на котором затем лазером был нанесен рисунок с бороздками.
Когда этот лист был прижат к участкам мокрого льда, наночастицы втягивали жидкую воду в бороздки, создавая всасывание, которое втягивало материал вниз для контакта с лежащим под ним твердым льдом всего за 1,5 миллисекунды.
После экспериментов с рядом составов было обнаружено, что полимер был наиболее устойчивым к скольжению, когда он содержал всего 3–5 % наночастиц диоксида циркония по весу. В настоящее время нет информации о том, когда он может достичь коммерческого производства.
Исследование проводилось под руководством доктора Випина Ричхарии из португальского университета Минью; доцента Ашиса Трипати из индийского технологического института Веллора; и д-р МД Джулкер Найн из Университета Аделаиды в Австралии. Он описан в статье, которая была недавно опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.