Ответ на этот вопрос может открыть новые возможности для создания мощных, но обратимых биоинспирированных клеев. Ученые работали над тем, чтобы лучше понять паучьи лапы в течение последних нескольких десятилетий. Новое исследование Frontiers in Mechanical Engineering впервые показало, что характеристики волосоподобных структур, образующих липкие лапы одного вида - странствующего паука Cupiennius salei - более изменчивы, чем считалось ранее.
«Когда мы начали эксперименты, мы ожидали найти определенный угол наилучшей адгезии и аналогичные адгезионные свойства для всех отдельных прикрепляемых волос», - говорит руководитель группы исследования доктор Клеменс Шабер из Кильского университета в Германии. «Но удивительно, что силы сцепления в значительной степени различались между отдельными волосками, например, один волос лучше всего сцеплялся с субстратом под небольшим углом, в то время как другой лучше всего действовал близко к перпендикулярному направлению».
Ноги этого вида пауков состоят из примерно 2400 крошечных волосков или «щетинок» (одна сотая миллиметра толщиной). Немецкий ученый Шабер и его коллеги Бастиан Першке и Станислав Горб собрали образец этих волосков, а затем измерили, насколько хорошо они прилипают к различным шероховатым и гладким поверхностям, включая стекло. Они также посмотрели, насколько хорошо волосы работают при различных углах контакта.
Различные типы волос работают вместе
Неожиданно каждый волосок проявил уникальные адгезионные свойства. Когда команда исследовала волосы под мощным микроскопом, они также обнаружили, что каждый из них демонстрирует четко различающиеся - и ранее нераспознанные - структурные устройства. Команда считает, что это разнообразие может быть ключом к тому, как пауки могут лазать по многим поверхностям.
В этой работе было изучено только небольшое количество из тысяч волосков на каждой ноге, и рассмотрение их всех выходит за рамки имеющихся ресурсов. Но команда ожидает, что не все волоски уникальны, и вместо этого можно будет найти скопления или повторяющиеся узоры.
Возможны биоинспирированные приложения
«Хотя по-прежнему очень сложно изготавливать наноструктуры, подобные тем, что у паука, и особенно достичь стабильности и надежности природных материалов, наши открытия могут дополнительно оптимизировать существующие модели для обратимых и безостаточных искусственных клеев», - говорит Шабер.
«Принцип различных форм и выравнивания адгезионных контактов, обнаруженный в системе крепления пауков, может улучшить способность прикрепления биоинспирированных материалов (вдохновленных природой) к широкому спектру субстратов с различными свойствами».
Для тех, кто хочет полностью ознакомиться с исследованием, прикрепил наверху ссылку. Ученые также готовы поделиться с желающими со всеми собранными данными.