Учёные разработали поверхность, которая остаётся сухой даже под водой

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали поверхностный материал, который остаётся сухим в течение нескольких месяцев под водой, а также отлично противостоит прилипанию бактерий и морских организмов, таких как ракушки.

При разработке такого материала, учёные вдохновлялись способностями водного паука (Argyroneta aquatica), также известного как паук-колокольчик. Это единственный известный вид пауков, обитающий почти полностью под водой. Миллионы грубых водоотталкивающих волосков на его теле задерживают воздух вокруг тела, создавая резервуар кислорода и барьер между лёгкими паука и водой. Тонкий слой воздуха, задерживаемый волосками, называется пластроном. Именно его и пытались воссоздать исследователи.

На практике разработать шероховатую поверхность, подобную той, что у паука, оказалось достаточно сложной задачей. Над ней учёные бились десятилетия. Всё дело в том, что воспроизведение пластрона делает поверхность механически более слабой и восприимчивой к небольшим изменениям температуры и давления.

Пока создать схожую аэрофильную поверхность удалось из титанового сплава, притягивающего и выделяющего пузырьки воздуха или газа, с наноразмерной шероховатостью, полученной при помощи электрохимического окисления.

Чтобы проверить устойчивость поверхности, исследователи согнули её, скрутили, облили горячей и холодной водой и отшлифовали песком и сталью — она осталась аэрофильной. После сплав пережил более 208 дней непрерывного погружения в воду (на момент публикации исследования пластрон всё еще был погружён под воду и не показывал никаких признаков разрушения) и сотни погружений в чашку Петри. Поверхность смогла значительно уменьшить рост бактерий и ракушек, а также полностью предотвратить прилипание мидий.

Мы использовали метод определения характеристик, предложенный теоретиками 20 лет назад, чтобы доказать, что наша поверхность стабильна. Это означает, что мы не только создали новый тип чрезвычайно отталкивающей, чрезвычайно прочной супергидрофобной поверхности, но также можем найти путь повторить то же самое с другим материалом.

Александр Теслер

ведущий автор исследования

Исследователи говорят, что поверхность имеет множество применений. Её можно использовать в биомедицинских устройствах для уменьшения послеоперационной инфекции или для предотвращения коррозии подводных трубопроводов и датчиков. Стабильность, простота изготовления и масштабируемость делают её невероятно ценной для реального применения, добавили учёные.