Група дослідників під керівництвом Університету штату Колорадо в Боулдері (CU Boulder) розробила новий вид синтетичної «шкіри». Вона слизька, як луска змії. Дослідження, опубліковане в журналі Applied Materials & Interfaces, присвячене недооціненій проблемі інженерії: тертю.
Кожен день різні машини – від роботів до автомобілів – втрачають величезну кількість енергії просто тому, що їх частини труться одна об одну. Щоб зменшити ці втрати, Іфу Дінг (Yifu Ding), старший автор нової статті і його колеги скористалися підказками природи і звернули увагу на змій.
«Тіло змій досить м’яке, щоб приймати найрізноманітніші форми, – пояснює Дінг, професор факультету машинобудування в CU Boulder. – Також змії рухаються дуже швидко, якщо це необхідно. Почасти через властивості їх шкіри ».
У своєму останньому дослідженні вчені розробили інструмент міжфазної полімеризації твердого тіла – рідина (SLIP). Він дозволяє їм накладати тонкий шар шкіри на існуючі поверхні – еластомери. Наприклад, на гуму. Цей шар дуже схожий на луску змії і може перетворити липку поверхню в ковзаючу. Технологія знадобиться для машин, які не переносять намокання.
Є багато нових інженерних додатків, наприклад, м’які роботи або натільні датчики, де не можна використовувати ці традиційні рідкі мастильні матеріали. Тому вчені придумали змінити саму поверхню. Тепер це можливо завдяки зміям.
Своїм ковзанням змії багато в чому зобов’язані лусці. Якщо помістити одну з цих невеликих структур під мікроскоп, можна помітити, що вони складаються з безлічі шарів тканини, покладених один на одного. Верхній шар схожий на кератин, з якого зроблені нігті людини. Він дуже крихкий і жорсткий. Потім луска поступово переходить на більш м’який матеріал внизу. Така комбінація твердого поверх м’якого дає зміям перевагу, допомагаючи їм зберігати низьке тертя, залишаючись при цьому гнучкими. Саме цю функцію вчені хотіли відтворити в лабораторії.
Група почала з основи, зробленої з полідиметилсилоксана (ПДМС), еластичного матеріалу, поширеного в багатьох медичних технологіях. Потім дослідники застосували техніку SLIP, щоб нанести на цю основу тонкий лускатий шар синтетичного матеріалу.
Метод працює шляхом змішування невеликих молекул з плівкою рідини, а потім за допомогою світла, що змушує їх випасти з суспензії. Потім будівельні блоки проникають в ПДМС і утворюють гібридний скін-шар. В результаті виходить лабораторний еквівалент чобіт зі зміїної шкіри.
Групі вчених чекає ще багато роботи, перш ніж вона зможе почати застосовувати свою слизьку поверхню до суглобів справжніх роботів.
Натхнення: hightech.fm