Вчені поголили ніжки павукам, щоб створити принципово нову поверхню

Близько 400 мільйонів років тому на Землі з'явилися перші павуки (загін Araneae), що пішли від крабоподібного предка. Багато хто вперто називає павуків комахами, хоча це окремий загін і окремий клас – павукоподібні (Arachnida, підтип хеліцерові – Chelicerata, тип членистоногі). Від комах павуки відрізняються за багатьма ознаками. Деякі особливості цих живих істот вчені використали для створення принципово нових матеріалів.

Павукоподібні здатні перетворювати тисячі крихітних нановолокон на липкі нитки. Щоб не попастися у власні сіті, павуки використовують антипригарний «гребінець» з волосків на лапках.

Натхненні цим гребінцем дослідники з ACS Applied Nano Materials створили візерунок антиадгезійної наноструктури – зручний інструмент контролю липких наноматеріалів лабораторного виробництва, придатний для застосування в медичній, інтелектуальній, текстильній та інших сферах.

На відміну від більшості павуків, які виробляють шовк, покритий липким клеєм, нитки змієподібних павуків нагадують щетинисту шерсть, яка вбудовується в тіла їх жертв. Під час створення павутини «гребінець» на лапках павука, або calamistrum, захоплює нановолокна, що виходять з його живота, і збирає їх у нитки. Дослідники зацікавилися, чому липкі нановолокна не чіпляються за «гребінець» на лапках. Вони вважали, що відповідь може розкрити нові способи поводження із синтетичними наноматеріалами і нановолокнами, які можуть бути липкими.

Дослідники почали з того, що зголили волоски «гребінця» у групи павуків-мереживників. На відміну від звичайних павуків, у тих, які не мали «гребінців» там, де вони мали бути, спостерігалося накопичення нановолокон. Команда також помітила, що у нормальних павуків поверхня гребеня схожа на відбитки пальців. Виявилося, що ця структура перешкоджає тому, щоб нановолокна тісно контактували з поверхнею лапки павука в ділянці гребінки, зменшуючи адгезивні сили Ван-дер-Ваальса (це сили міжмолекулярної і міжатомної взаємодії з енергією 10-20 кДж/моль).

Щоб створити штучну антипригарну поверхню, дослідники використовували лазери для нанесення аналогічних наноструктур на поліетилентерефталатну (ПЕТ) фольгу, а потім покрили її золотом. Тестування на антиадгезійні властивості проти шовку павука виявило, що така структура винаходу ідеально підходить для використання в медичній, інтелектуальній, текстильній та інших галузях.