На скалистых берегах штата Вашингтон морские рыбки маневрируют по камням, чтобы охотиться на блюдечков – беспозвоночных, похожих на улиток размером с монету. Блюдо покрыто панцирным щитом, который скрывает мягкие органы, что является хорошей добычей, если хищная морская рыба может оторвать его от камня. Тем не менее, морская рыба сталкивается со своим собственным противником: тяжелыми силами набегающих волн, которые угрожают сбросить ее со скал, пока она ищет пищу. Однако морская рыба разработала уникальную систему удержания на камнях с помощью присоски на нижней стороне, заимствованной из тазовых и грудных плавников.
В отличие от типичной пластиковой присоски, диск из морской рыбы не совсем гладкий – край поверхности напоминает язычок, покрытый неровностями. Если присмотреться, эти крошечные выступы разветвляются еще дальше, образуя иерархию структуры. Это дает ключ к стойкости морских рыбок: трение, создаваемое этими маленькими волосками, позволяет присоске оставаться устойчивой, когда края обычных пластиковых присосок втягиваются внутрь и в конечном итоге отрываются, чтобы сломать уплотнение. В мире, где морские рыбки сталкиваются с грохотом волн, присасывающий диск позволяет им оставаться на месте даже при приложении силы, в 150 раз превышающей их собственный вес.
Дитше и ее коллеги интересуются биомимикрией – областью, в которой используются природные решения, усовершенствованные в самых сложных условиях, для наших собственных приложений. Эта область исследований дала нам следы пуль в форме клювов зимородка, липучки, вдохновленные колючками растений, и ткань, которая скользит по воде почти так же хорошо, как кожа акулы.
«Биомимикрия – это не создание точной копии оригинального вдохновения», – говорит Дитше. Вместо этого требуется понимание лежащих в основе механизмов, чтобы технологию можно было использовать упрощенным, но полезным способом.
Ditsche сосредоточился на воспроизведении как адаптируемости материала к шероховатым поверхностям, так и высокого трения на краях присоски, которое препятствует легкому смещению чашки. Первоначальные испытания показали, что эти биомиметические модели обладают силой захвата до 70000 Паскалей на неровных поверхностях, что эквивалентно давлению 10 больших белых акул, поставленных на офисный стол.
В конечном счете, эти супер присоски можно использовать во время операций, чтобы убрать ткань без риска прокола или использовать при лазании по мокрым поверхностям. В настоящее время они должны вернуться в воды, где обитает вдохновившая их рыба-рыба: Пьюджет-Саунд в Вашингтоне.
Здесь исследователи отслеживают и тщательно контролируют популяцию находящихся под угрозой исчезновения китов. После полевых испытаний эти присоски могут предоставить способ прикрепления тегов отслеживания менее инвазивным способом, чем существующие методы.
Био-дизайн снова входит в мир природы, что позволяет проводить еще больше исследований, без промедления реагируя на любые всплески.