Veľký prelom vo vede! Vedci desiatky rokov nevedeli vytvoriť stabilný „plastrón“, no to sa teraz zmenilo
Pod vodou, no stále v suchu. Nový materiál dokáže chrániť telesá pred vodou celé mesiace. Kde všade ho môžeme uplatniť?
Pavúk Argyroneta aquatica má jednu pozoruhodnú vlastnosť. Celý svoj život tieto pavúky trávia pod vodou, napriek tomu, že ich pľúca dokážu dýchať len atmosférický kyslík.
Tieto pavúky majú telíčka pokryté drsnými chĺpkami, ktoré dokážu odpudzovať vodu, vďaka čomu vytvoria medzi vodou a pavúkom vzduchovú bariéru umožňujúcu pavúkovi prežiť v prostredí, ktoré by preňho znamenalo istú smrť. Výskumníci túto vzduchovú bariéru nazývajú plastrón a už desaťročia sa snažia vlastnosti tejto ochrannej vrstvy napodobniť.
Ak by sa vedcom podarilo plastrón vytvoriť, získali by sme tak spôsob, ako chrániť podmorské povrchy pred koróziou, drobnými morskými živočíchmi, baktériami či chemickým znečistením. Už roky sa vedci pokúšajú plastróny vyrobiť, no všetky doterajšie pokusy ukázali, že táto vrstva je pod vodou mimoriadne nestabilná. Znamená to, že povrchy dokáže pred vodou ochrániť len na niekoľko hodín, čo nie je vhodné pre praktické využitie.
Výskumníci z Harvardu v spolupráci s univerzitou v Nemecku a Fínsku, po prvýkrát vytvorili “superhydrofobický” povrch, ktorý má stabilnú vrstvu plastrónu. Tá vydrží pod vodou celé mesiace. Cieľom vedcov je vytvoriť povrch, ktorý by pod vodou vydržal chrániť materiál oveľa dlhšie. Hlavným cieľom je vytvorenie materiálu, ktorý by okrem vody dokázal odpudzovať aj krv a bakteriálne či morské organizmy. Takáto vrstva by okrem priemyslu mohla nájsť svoje uplatnenie aj v medicíne.
“Výskum zaoberajúci sa materiálmi inšpirovanými prírodou je mimoriadne vzrušujúca oblasť. Neustále nám ponúka možnosť ako človeku priniesť elegantné riešenia rôznych problémov, ktoré vymyslela sama príroda. Vďaka tomu môžeme vytvoriť nové materiály, ktoré sme doteraz nemali možnosť vidieť,” tvrdí Joanna Aizenberg, spoluautorka výskumu.
Vytvorenie stabilného plastrónu
Približne 20 rokov už výskumníci tušia, že vytvorenie stabilného plastrónu pod vodou je teoreticky možné, no až donedávna sa to nepodarilo preukázať experimentálne. Najväčším problémom bol fakt, že plastróny potrebujú drsný povrch na to, aby mohli vzniknúť. Chĺpky pavúka Argyroneta aquatica sú priam ideálnym miestom.
Neprehliadnite
Na druhú stranu sú drsné povrchy mechanicky nestabilné a náchylné aj na menšie zmeny v teplote, tlaku alebo drobnej chybe. Tento nedostatok sa vedcom podarilo vyriešiť tým, že zvolili novú výrobnú metódu. Vedci si určili niekoľko faktorov – drsnosť povrchu, voduodpudzujúce vlastnosti povrchových molekúl, pokrytie plastrónom, kontaktné uhly a iné. Keď tieto faktory spojili s termodynamickou teóriou, umožnilo im to zistiť, či bude plastrón stabilný alebo nie.
Na základe týchto poznatkov vytvorili pomocou jednoduchej výrobnej techniky a lacnej titánovej zlúčeniny. Na základe toho vytvorili okolo materiálu dlhotrvajúci plastrón, ktorý vydržal tisíce hodín dlhšie, než v predchádzajúcich experimentoch. Zaujímavé je, že tento plastrón vydrží dokonca dlhšie ako plastróny žijúcich tvorov.
Nový plastrón vedci otestovali v ťažkých podmienkach. Materiál ohýbali, skrúcali, striekali horúcou a studenou vodou a opotrebovávali ho pieskom alebo oceľou. Aj napriek tomu dokázal prežiť a zachovať si ochranu pred vodou 208 dní. Vlastnosti nestratil ani keď ho vedci ponorili viac ako stokrát do Petriho misky plnej krvi.
Nový materiál môže nájsť praktické uplatnenie v priemysle, ako ochrana podvodných rúr, alebo v medicíne na zníženie rizika infekcie po operácii.
Komentáre