В фильме Человек-паук может бегать по вертикальным стенам благодаря своему костюму, который буквально приклеивает его к стене. Долгое время считавшееся фантастикой, физики доказали, что «клей», который прикрепляет пауков и гекконов к стене, может также удерживать человека.
Человек-паук получает способность бегать по стенам после укуса паука - по крайней мере, так говорится в одноименном голливудском фильме. Недавние исследования показали, что в природе силы Ван-дер-Ваальса гарантируют, что животные могут даже висеть вверх ногами на поверхностях, не падая. Однако это слабое притяжение между молекулами работает только тогда, когда две соответствующие поверхности находятся очень близко друг к другу. Ноги пауков и гекконов могут использовать эту силу, потому что их ноги покрыты миллионами крошечных щетинок. Между их кончиками и поверхностью стен или даже стекла действует сила Ван-дер-Ваальса, которая удерживает их.
Наноструктурированная поверхность создает «липкость»
Теперь исследователи продвинулись на шаг вперед в этих фундаментальных исследованиях: профессор Никола Пуньо, инженер и физик Политехнического института в Турине, сформулировал иерархию сил сцепления, которые достаточно сильны, чтобы удерживать даже человека., но его можно снова удалить так же легко, как наклейку post-it. Предлагаемая структура сочетает действие силы Ван-дер-Ваальса с капиллярной силой для создания наноструктурированной поверхности, которая не только делает костюм Человека-паука «липким», но и делает его самоочищающимся.
Как он описывает в журнале «Journal of Physics: Condensed Matter», основой является структура, состоящая из наномолекулярных крючков и глазков, разработанных из углеродных нанотрубок, - похожая на микроскопическую застежку-липучку. Он взаимодействует с соответствующими поверхностями, что основано на двух силах притяжения и, таким образом, объясняет «липкость» костюма. Подобно ногам геккона, эта структура также самоочищается: грязь с поверхностей или дождевая вода не прилипают и не оставляют следов. В отличие от застежки-липучки, функциональность сохраняется в течение длительного времени, и костюм можно использовать даже под водой.
В липких ботинках на небоскребе
«У нашей теории есть много интересных применений, начиная от исследования космоса и обороны и заканчивая обувью и перчатками для мойщиков окон на высоких зданиях», - объясняет Пуньо.«Но прежде чем костюм Человека-паука станет реальностью, нам еще нужно учесть несколько механических факторов. Например, мышцы человека, в отличие от мышц геккона, не приспособлены к тому, чтобы часами висеть на стене. Мы очень быстро устанем и упадем».
Но, несмотря на некоторые препятствия, Пуньо с оптимизмом смотрит на то, что его теоретические идеи скоро будут реализованы: «Теперь, когда мы сделали шаг вперед, вскоре мы увидим людей, которые хотят Империя взбирается на Стейт Билдинг, не имея ничего, кроме липких ботинок и перчаток, чтобы их держать».