Физика

Форма грибов вдохновила физиков на создание новой застежки

Форма грибов вдохновила физиков на создание новой застежки

Preeti Sharma et al. / Biointerphases

Физики разработали новую застежку-липучку, ее поверхность покрыта микроскопическим узором, напоминающим грибы. В отличие от похожих застежек, она прочно цепляется за любую ткань, при этом не повреждая ее после отсоединения. Статья опубликована в журнале Biointerphases.

Сейчас используются два вида застежек-липучек. Классическая «липучка» представляет собой пару лент, на одной из которых размещены микрокрючки, а на другой — микропетли. При отсоединении лент петли растягиваются — этот процесс, во-первых, сопровождается громким треском, а во-вторых, приводит к быстрому износу застежки. Помимо этого, если крючки случайно цепляются за обычную ткань, они повреждают ее.

Другая застежка, типа «грибок», состоит из двух частей, покрытых небольшими пластиковыми штырьками со шляпками. При соединении шляпки цепляются друг за друга. Эта застежка меньше изнашивается, поэтому ее можно использовать многократно без потери силы скрепления. Ее недостаток — отсутствие гибкости, поскольку обе части сделаны из пластика.

Прити Шарма (Preeti Sharma) и ее коллеги из Вагенингенского и Гронингенского университетов разработали новый тип застежки. В качестве экспериментального образца они изготовили элемент с поверхностью, покрытой микроскопическим трехмерным узором, напоминающим грибы. По виду образец похож на застежку типа «грибок», но высота грибочков на нем всего 600 микрометров. Застежка состоит из одной части, которую можно сцепить с любой тканью.

Сложный трехмерный узор напечатали с помощью 3D-принтера. Сама модель оказалась недостаточно прочной и не прошла испытания. При соединении повреждались и грибочки, и ткань, за которую они цеплялись. Тогда физики изготовили форму из эластомера и отлили в ней элемент из полидиметилсилоксана, полностью повторяющий модель.

Разработку проверили с тремя видами тканей: с чистым хлопком, с капроном и со смесью синтетики и хлопка. Чтобы сцепить ткань и поверхность с грибочками, ученые использовали реометр: он позволяет обеспечить небольшое угловое вращение образца относительно ткани, а также точно измерить силу, приложенную при сцеплении.

В верхнем ряду изображения различных тканей под микроскопом: (a) капрон, (b) смесь синтетики и хлопка, (с) хлопок. В нижнем ряду фотографии, сделанные во время отсоединения от капрона (d) застежки типа «грибок-грибок», (e) 3D-модели новой застежки, (f) новой застежки из полидиметилсилоксана

Preeti Sharma et al. / Biointerphases

Образец из полидиметилсилоксана образовал надежное сцепление со всеми видами тканей, при этом не были повреждены ни их волокна, ни сама застежка. Новую разработку можно использовать с гибкими материалами, при этом надежность соединения не будет падать со временем, а отсоединение происходит абсолютно бесшумно. Ученые планируют продолжить эксперименты, меняя материал застежки.

О другом способе сцепления, вдохновленном лапками геккона, можно прочитать здесь. А о том, что еще создают ученые с помощью 3D-принтеров, — в материале «Напечатанная жизнь».

Источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть