Наука и технологии

Изучив процесс образования капель воды на нитях паутины, китайские ученые создали искусственную полимерную нить, которая имитирует особенности структуры и свойства натуральной.

При невысокой влажности нити паутины имеют вид ожерелья: два проходящих в центре волокна поддерживают округлые утолщения, каждое из которых образовано сверхтонкими фибриллами, переплетенными случайным образом. В результате конденсации водяного пара эти утолщения уменьшаются в размерах и превращаются в "узлы", имеющие форму веретена (двух конусов, соединенных основаниями), а между ними выделяются тонкие соединительные участки.

Изучая этот процесс в оптический и электронный микроскопы, ученые заметили, что капли воды перемещаются к ближайшим узлам, где сливаются с другими и увеличиваются в размерах.

Подобному перемещению есть две причины. Первая из них - узлы имеют шероховатую поверхность (фибриллы здесь, как уже отмечалось, переплетены в случайном порядке), а соединения - гладкую, и капли свободно скользят по ним, задерживаясь на узлах. Вторая - веретенообразная форма узлов заставляет капли, достигшие вершины конуса, двигаться к его основанию как к наименее искривленному участку поверхности.

Выяснив особенности структуры паутины, авторы успешно имитировали ее водосборные свойства, взяв нейлоновую нить и раствор полимера - полиметилметакрилата. После того, как нить высохла, на ней образовались аналогичные веретенообразные узлы.

Такая "паутина" может использоваться для проведения химических реакций: присутствие узлов - центров реакции, на которых собираются реагенты, - будет укорять процесс без добавления катализаторов, уверены ученые. Кроме того, узлы защищают паутину от разрушения, если вода покроет ее ровной пленкой, она может порваться, а при сборе капель воды в выделенных местах они будут постепенно расти, дойдут до критических размеров и упадут вниз, не причиняя никакого вреда.