Ученые побрили ножки паукам, чтобы создать принципиально новую поверхность

Около 400 миллионов лет назад на Земле появились первые пауки (отряд Araneae), произошедшие от крабооразного предка. Многие упорно называют пауков насекомыми, хотя это отдельный отряд и отдельный класс – паукообразные (Arachnida, подтип хелицеровые – Chelicerata, тип членистоногие). От насекомых пауки отличаются многими признаками. Некоторые особенности этих живых существ ученые использовали для создания принципиально новых материалов.

Паукообразные способны превращать тысячи крошечных нановолокон в липкие нити. Чтобы не попасться в собственные сети, пауки используют антипригарную «расческу» из волосков на лапках. 

Вдохновленные этой расческой исследователи из ACS Applied Nano Materials создали узор антиадгезионной наноструктуры – удобный инструмент контроля липких наноматериалов лабораторного производства, пригодный для применения в медицинской, интеллектуальной, текстильной и прочих сферах.

В отличие от большинства пауков, которые производят шелк, покрытый липким клеем, нити змеевидных пауков напоминают щетинистую шерсть, которая встраивается в тела их жертв. Во время создания паутины, «расческа» на лапках паука, или calamistrum, захватывает нановолокна, выходящие из его живота, и собирает их в нити. Исследователи задались вопросом, почему липкие нановолокна не цепляются за «расческу» на лапках. Они полагали, что ответ может раскрыть новые способы обращения с синтетическими наноматериалами и нановолокнами, которые могут быть липкими.

Исследователи начали с того, что сбрили волоски «расчески» у группы пауков-кружевников. В отличие от обычных пауков, у тех, которые не имели «расчесок», там, где они должны были находиться, наблюдалось накопление нановолокон. Команда также заметила, что у нормальных пауков поверхность гребня похожа на отпечатки пальцев. Оказалось, что эта структура препятствует тому, чтобы нановолокна тесно контактировали с поверхностью лапки паука в области гребенки, уменьшая адгезивные силы Ван-дер-Ваальса (это силы межмолекулярного и межатомного взаимодействия, с энергией 10-20 кДж/моль).

Чтобы создать искусственную антипригарную поверхность, исследователи использовали лазеры для нанесения аналогичных наноструктур на полиэтилентерефталатную (ПЭТ) фольгу, а затем покрыли ее золотом. Тестирование на антиадгезионные свойства против шелка паука выявило, что такая структура изобретения идеально подходит для использования в медицинской, интеллектуальной, текстильной и других областях.