Исследователи из Имперского колледжа Лондона разработали новый простой способ изготовления материалов со сложными наноразмерными текстурами на их поверхности, вдохновившись природой. Различные узоры могут иметь множество применений, например, создание противомикробных поверхностей или помощь кораблям в скольжении по воде с меньшим трением.
Команда начала с минерально-органического полимера под названием полидиметилсилоксан (ПДМС). Растяжение и сжатие тонкой пленки этого материала различными способами позволило им создать множество наноразмерных и микромасштабных узоров, включая волны, рябь и шипы. Каждый из этих узоров может быть полезен для различных приложений.
Например, шиповатая структура была вдохновлена текстурой крыльев насекомых, таких как цикады и стрекозы, обладающей природными антибактериальными свойствами. Интересно, что не сами шипы заставляют лопаться бактерии, а промежутки между ними. Тупые шипы находятся на таком расстоянии друг от друга, что, когда бактерия приземляются на них, то она сначала остается неповрежденной, однако со временем часть ее тела будет провисать в щелях между шипами, что приводит к растяжению и в конечном итоге к разрыву ее эластичной внешней мембраны, не выдерживающей нагрузку.
Имитируя это явление, можно создавать антибактериальные поверхности или покрытия для дверных ручек, хирургических инструментов, медицинских имплантатов, кухонной утвари и всего остального, что необходимо регулярно стерилизовать. Это было бы важным оружием в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями.
Исследователи создают различные текстуры, растягивая и сжимая листы тонкой пленки ПДМС по-разному. Фото: Imperial College London
В другой структуре используются горизонтальные гребни, напоминающие по текстуре кожу акулы. Это уменьшает сопротивление, чтобы помочь животным скользить по воде, и это может оказаться полезным для корпусов кораблей.
Третья возможность — структурные цвета, такие же как у крыльев бабочек или у павлиньих перьев. Эти узоры могут отражать и преломлять свет таким образом, чтобы создавать яркие цвета без пигмента, то есть они никогда не тускнеют, что может быть полезно для целого ряда вещей.
«Идея убедительна, потому что она проста: имитируя поверхностные волны, встречающиеся в природе, мы можем создать палитру узоров с важными приложениями», — сказал Лука Пеллегрино, первый автор исследования. «Благодаря этой работе мы также можем узнать больше о возможном происхождении этих природных форм — области, называемой морфогенезом».
Команда говорит, что новый метод производства этих нанотекстур проще и дешевле масштабировать, чем существующие методы, которые обычно включают травление поверхностей лазерами.
Затем, исследователи планируют протестировать, насколько хорошо эти поверхности побеждают бактерии в условиях реального мира, таких как автобусы.
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Источник: Imperial College London
