Исследователи из Имперского колледжа Лондона вдохновленной природой разработали принципиально новый способ изготовления материалов со сложной наноразмерной текстурой поверхности. Различные рисунки могут найти широкое применение, например, для создания антимикробных материалов или для уменьшения трения при движении судов по воде.

Четыре варианта нанотекстурированных поверхностей, с каждым из которых бактерии взаимодействовали по-разному. Имперский колледж Лондона

 

Специалисты лаборатории использовали минерально-органический полимер под названием полидиметилсилоксан (ПДМС). Растягивание и сжатие тонкой пленки этого материала различными способами позволило им создать разнообразные наноразмерные и микроразмерные рисунки, включая волны, рябь и шипы. Каждый из этих узоров может быть полезен для различных применений.

Например, шипастая структура была вдохновлена текстурой крыльев таких насекомых, как цикады и стрекозы, которые, по своей природе, отличаются антибактериальными свойствами. Интересно, что бактерии уничтожаются не самими шипами, а промежутками между ними. Притупленные шипы находятся на таком расстоянии друг от друга, что когда бактерии садятся на них, часть их тела проваливается в зазоры, растягивая и в конечном итоге разрывая их внешние мембраны.

Имитируя данный феномен, можно создать антибактериальные поверхности или покрытия для дверных ручек, хирургических инструментов, медицинских имплантатов, кухонной утвари или всего, что нуждается в регулярной стерилизации. Это было бы важным оружием в борьбе с бактериями, устойчивыми к антибиотикам.

В другой структуре используются горизонтальные гребни, напоминающие текстуру кожи акулы. Благодаря такой форме снижается сила сопротивления, что помогает животным быстрее скользить по воде. Такое свойство было бы полезным при изготовлении корпусов кораблей. Третья возможность - структурные цвета, подобные цветам крыльев бабочек или перьев павлина.

Исследователи создали разнообразные текстуры путем растяжения и сжатия тонкопленочных листов PDMS в различных вариантах. Имперский колледж Лондона

 

Такие рисунки могут отражать и изгибать свет, создавая яркие цвета и при этом не содержать красящего пигмента, то есть они фактически никогда не выцветают, что может быть полезно для различных вещей.

Подобные рисунки могут отражать и искривлять свет, создавая яркие цвета, причем они не содержат красящего пигмента а, следовательно, никогда не потеряет свой цвет, что также может быть полезно в самых различных областях.

"Идея привлекательна своей простотой: имитируя поверхностные волны, встречающиеся в природе, мы можем создать палитру узоров с широким спектром возможностей", - сказал Лука Пеллегрино, первый автор исследования. "Благодаря этой работе мы можем больше узнать о возможном происхождении этих природных форм - в области, называемой морфогенезом".

Команда говорит, что новый метод производства подобных нанотекстур проще и дешевле в масштабировании, чем существующие технологии, которые обычно включают травление поверхностей лазером. В будущем исследователи планируют проверить, насколько хорошо эти поверхности отталкивают бактерии в реальных условиях, в частности, на панелях и экранах городского транспорта.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Источник: Имперский колледж Лондона
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.058001
 https://www.imperial.ac.uk/news/233754/engineers-create-spiky-materials-inspired-insects/