В контакте с водой: Структуры плавучести
Растения рода Сальвиния населяют водоемы многих континентов, и не считаются чем-то полезным. Однако и они могут сослужить нам службу. Дело в том, что верхние плоскости их листьев, плавающих на воде, покрывают тончайшие волоски необычной структуры. На кончике каждый из них разветвляется, а затем снова сходится, образуя нечто вроде венчика, который повара используют для взбивания муссов и сливок, только с острым концом.
Такая форма придает им просто замечательные водоотталкивающие свойства. Среди этих волосков сохраняется тонкий слой воздуха, который обеспечивает листу плавучесть и резко снижает трение листа о текущую воду. При этом острые концы волосков немного погружены в воду, придавая листу дополнительную стабильность.
Изощренную микроскопическую форму волосков американские исследователи во главе с Бхаратом Бушаном (Bharat Bhushan) решили — и сумели — повторить в виде искусственного материала из пластика. Получился упругий коврик, гидродинамические свойства которого авторы тщательно изучили. Проведенные в лаборатории тесты показали, что материал с такой микроструктурой ведет себя не хуже естественного, в листьях сальвинии. В частности, капля воды неспособна проникнуть внутрь волосков, сохраняя слой воздуха, но при этом цепляется за их острые кончики так сильно, что не соскальзывает даже, если поверхность поставить вертикально.
Измеренная сила сцепления для искусственного материала составила 201 нН при 207 нН у естественного. Интересно, что этим цифрам далеко до показателей многих других искусственных материалов — например, силе сцепления для клейкого скотча. При этом она близка к силе для таких поверхностей, как подушечки ног гекконов, знаменитых своей способностью, мягко «прилипая», карабкаться по стенам. «Мне доводилось изучать и липкие лапки гекконов, и водоотталкивающие листья лотосов — но сальвиния сочетает и то, и другое», — резюмирует Бушан.
Ученые ожидают, что в будущем на основе таких микроструктур могут быть созданы новейшие покрытия для кораблей. Они обеспечат судам большую плавучесть и стабильность, улучшат их гидродинамические характеристики.
По пресс-релизу Ohio State University