Пальцы геккона научили учёных держаться без клея

Тёплым вечером где-нибудь в тропиках маленький геккон прогуливается вверх по оконному стеклу, замирает вниз головой на потолке и убегает дальше, будто у комнаты нет ни верха, ни низа. Он не оставляет за собой липкого следа, и лапки у него совершенно сухие. Очень долго никто толком не мог объяснить, как у него это получается.

Ответ прячется в пальцах. Если перевернуть геккона, видно, что снизу каждый палец покрыт аккуратными валиками, немного похожими на протектор шины. Под микроскопом оказывается, что эти валики покрыты густым ковром крошечных волосков, которые называются щетинками. Невооружённым глазом их не разглядеть, а их кончики расплющиваются, когда лапа прижимается к поверхности.

Эти волоски не клей и не присоски. Они работают благодаря силам Ван-дер-Ваальса, очень слабому электрическому притяжению, которое возникает между любыми двумя молекулами, если они оказываются достаточно близко. Одно такое притяжение почти ничего не значит. Но когда к стене вплотную прижимается огромное число крошечных кончиков, притяжения складываются, и на них держится всё животное.

Годами инженеры пытались скопировать сами волоски, делали поверхности, покрытые микроскопическими искусственными волокнами, но сделать их большими и прочными удавалось с трудом. Поворот случился, когда команда из Массачусетского университета в Амхерсте посмотрела на лапу целиком. Специалист по полимерам Альфред Кросби, его аспирант Майкл Бартлетт и биолог Дункан Иршик заметили необычную вещь в устройстве геккона: сухожилия тянутся от костей прямо в кожу пальца. Хватка живёт не только в волосках. Она в том, как вся лапа прижимает цепкую кожу плашмя к поверхности.

И тогда они сделали лапу. Их подушечка, названная «Гекскин», состоит из жёсткой ткани с мягким резиновым слоем на лицевой стороне и второй полоски ткани, вшитой внутрь вместо сухожилия. Подушечка размером примерно с каталожную карточку выдерживала на гладком стекле нагрузку около 700 фунтов, то есть примерно 320 килограммов. И, как лапа геккона, она вежливо отпускает: достаточно мягко потянуть за один край, и её можно приклеить в другом месте сколько угодно раз, не оставляя следов и не теряя силы.

Почему это работает без всякого клея? Клей создаёт химическую связь или заполняет мельчайшие щели и там застывает, так что оторвать его значит что-то сломать. Притяжение Ван-дер-Ваальса ничего не ломает. Оно существует только пока две поверхности находятся очень-очень близко, поэтому весь фокус в плотном контакте. Подушечка, жёсткая вдоль и мягкая снаружи, которую сухожилие тянет ровно, прижимает сразу большую площадь, и именно тогда держит крепче всего.

Отклеивание устроено наоборот. Если приподнять один угол, отпускает только узкая полоска контакта за раз, и подушечка снимается почти без усилия. Геккон пользуется тем же приёмом при каждом шаге, хватаясь и отпуская, даже не задумываясь. Инженерам нужно было лишь перестать разглядывать волоски и посмотреть на лапу целиком.