Wielu z nas wzdryga się na myśl o karaluchach i żukach spacerujących przewodami wentylacyjnymi lub mrówkach wdzierających się do naszego domu. Te uciążliwe stworzenia mogą jednak już wkrótce mieć bardzo trudne życie – naukowcy pracują nad powłokami o minimalnej przyczepności dla owadzich nóżek.
Fot. lauralucia (rgbstock.com)
Powierzchnie wewnątrz przewodu wentylacyjnego, po których owady będą się ślizgać jak na tafli lodu oraz fasady i framugi okienne, na które mali intruzi nie będą w stanie się wdrapać – oto, jakie możliwości dają nam inspirowane naturą powłoki opracowywane przez profesora Thomasa Specka, dr Bettinę Prüm oraz dra Holgera Bohna z Uniwersytetu we Fryburgu.
Na wstępie naukowcy postanowili dokładnie sprawdzić, jaki wpływ na przyczepność owadzich odnóży mają mikrostruktura i chemia powierzchni. Za obiekt eksperymentalny posłużyła im stonka ziemniaczana, oblepiona bardzo czułymi czujnikami mierzącymi siłę tarcia między powierzchnią a czepnymi włoskami na odnóżach owada. Badacze wypuścili stonkę na mały spacer najpierw po powierzchni liści różnych roślin, a następnie – po imitującej je płytce z żywicy syntetycznej.
Co odkryli? Okazało się, że bardzo drobne pofałdowania kutykuli (ochronnej warstewki na powierzchni liści) wybitnie nie sprzyjają owadzim spacerom. Aby uczynić chodzenie po powierzchni ekstremalnym wyzwaniem dla owadów, należy pokryć ją pofałdowaniami o wysokości i szerokości ok. 0,5 mikrometra, położonymi w odległości między 0,5 a 1,5 μm od siebie.
Jak zapewnia szef projektu, Thomas Speck, taka powłoka to dla chrząszcza lub mrówki prawdziwe lodowisko – spacerowanie po niej jest dla owada trudniejsze nawet od chodzenia po szkle! Przy takiej mikrostrukturze obszar kontaktu przyczepnych włosków owada z podłożem jest minimalny, nieborak nie może więc postawić ani jednego pewnego kroku.
Komplet badań wykonanych przez naukowców z Fryburga obejmował też badanie kąta zwilżalności oraz chemii powierzchni. Okazało się, że najmniej sprzyjają owadzim spacerom materiały hydrofobowe, natomiast różnice w składzie chemicznym nie mają znaczenia.
Wyniki eksperymentu opublikowane zostały w czasopiśmie Acta Biomaterialia. Obecnie badania nad śliskimi powłokami prowadzone są w instytucie FIT (Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies). Wysiłki naukowców skupiają się na tym, aby dostosować mikrostrukturę do budowy odnóży różnych gatunków owadów.
Źródło: european-coatings.com
