Геккон

Адгезия от природы

Тенденции

Природа — сама по себе лаборатория веществ. Она населена организмами, которые вырабатывают клейкие вещества с изумительными свойствами.

Текст Isabel Überhoff
Сладкая вата

Полная имитация природы

От фотосинтеза до листа лотоса: природа создает необычайные творения. Они удивляют нас и иногда буквально заставляют «кусать локти от зависти» и пытаться воссоздать природные свойства в лаборатории. Ученые упорно трудятся над созданием веществ и продуктов, которые имитируют чудесные творения природы. И как показывает изобретение самоочищающихся поверхностей с известным «эффектом лотоса», им это удается. Когда дело доходит до «клейких веществ с широкой палитрой свойств и универсальным назначением», природа предлагает неисчерпаемый источник вдохновения для исследователей. Там, где есть жизнь… там есть связующая сила.

  

К примеру, сахар. Принадлежащий по классу химических веществ к подгруппе углеводов, сахар на клеточном уровне — лучший в своем роде накопитель энергии, необходимый для жизнедеятельности флоры и фауны. Но это еще не все: при определенных условиях сахар также может выступать в роли эффективного соединителя, адгезива. Любой ребенок, облизывавший свои липкие пальчики после поедания сладкой ваты, знаком с этим свойством на собственном опыте. В силу того, под действием влаги вода и кислород, содержащиеся в кристаллах сахара, отделяются друг от друга, химически активный водород стремится вновь вступить в связь, то есть в реакцию присоединения с любым ближайшим веществом.

«Все, что в основе своей имеет сахар, в конечном счете клейкое».
Андреас Вэстфаль,

аналитическая лаборатория tesa

Следуйте по стопам природы!

Мир животных и растений предлагает универсальное решение в плане клеящих веществ. Суперклей с обратимым соединением? Слизь слизней подтверждает, что это возможно. Длительная адгезионная прочность под водой, а также на суше? Усоногие и мидии пользуются этим успешно уже миллионы лет. Не оставляющие следов на поверхности, но прилипающие к гладким и шероховатым поверхностям? Лапки геккона обладают этим свойством на протяжении всей жизни. 

Адаптируемая адгезионная прочность, возможность удаления и даже повторного использования: продукты tesa, например, tesa Powerstrips® и высокотехнологичные крепежные системы, уже совмещают в себе эти базовые характеристики. При этом экологичное производство и биоразлагаемость все чаще стоят на повестке дня. «С применением бумажных упаковочных лент и технологий без растворителей мы все больше проявляем заботу о природе. Но предстоит еще многое сделать», — отмечает руководитель отдела инноваций Бастиан Бринкманн, оценивая будущее относительно молодой области научных исследований.

Слизень

1,3

тонны

Это вес, который клейкая полисахаридная субстанция, секретируемая бактерией Caulobacter crescentus, удерживает на участке размером с евроцент. Самое клейкое вещество в мире.

Источник: Spiegel

«Природа может быть образцом для подражания в двух аспектах: прежде всего в плане экологичности и при создании инновационных, высокоэффективных решений».
Бастиан Бринкманн,

руководитель отдела инноваций

Паутина

Излюбленная мечта человечества: Человек-паук

Люди со сверхспособностями, сверхъестественные силы, сверхпрочный клей — мы мечтаем о возможностях на первый взгляд невозможных. Теперь посмотрим на природу: паутины паука-крестовика не поддаются воздействию ветра и непогоды. Ни ультрафиолет, ни дождь не могут их повредить. Такая прочная сеть — волшебное оружие фантастического героя Человека-паука. Но в реальных исследованиях клейких веществ возникает вопрос, как люди могут использовать сверхъестественную силу клейкого секрета паука. Ученые-полимероведы из Университета Акрона (США) приблизились к ответу на вопрос, каким образом паутина прочно приклеивается даже в условиях повышенной влажности: гигроскопичные компоненты в секрете поглощают влагу и переносят ее без потерь в структуру паутины.

Еще один пример биоадгезивных разработок — многолетний проект Технического университета в Гамбурге (Германия), одним из партнеров которого выступает tesa. Проект включает в себя исследование лигнина, компонента древесины, с целью его использования в адгезивах. Самый распространенный полимер в природе может стать альтернативой полимерам на основе нефтепродуктов. В отличие от ископаемого сырья, источники лигнина, такие как древесина и солома, являются возобновляемыми. Их можно выращивать, а при сгорании они выделяют ровно столько углекислого газа, сколько накопили.

shutterstock_110949389

Исследования биохимической структуры природных адгезивов, их свойств, преимуществ и потенциальной эффективности только начинаются. Однако, как показывают предыдущие изыскания и результаты исследований, начало многообещающее. После высыхания вязкая слизь, выделяемая улитками, создает очень прочное адгезионное сцепление с поверхностью. После увлажнения слизи это соединение легко разрывается. В 2019 году ученым из Пенсильванского университета (США) удалось разработать полимерный гель со схожими свойствами. В зависимости от содержания влаги гель превращается из легко удаляемой эластичной массы в стекловидную твердую массу суперклея и наоборот. В поисках инноваций лаборатории tesa разработали впечатляющую технологию с адгезионными свойствами, как у гекконов. Растворы, которые удаляются без следа и повторно используются на различных поверхностях, даже на шероховатых и загрязненных, становятся все более реальными.