Секреты присосок осьминога

Исследование, опубликованное в журнале Королевского общества Interface, изучает, как присоски осьминога помогают ему прикрепляться к поверхностям, и сравнивает их с искусственными материалами, имитирующими присоски.

Команда под руководством доктора Франчески Трамачере исследовала морфологию и механические свойства характерных присосок. Учёные надеются, что раскрытие свойств этих липучих органов вдохновит на создание нового поколения устройств для сцепления.

Осьминог является «эмблемой мягкой робототехники», заявляет команда из Института итальянских технологий. Не имея жёсткой структуры, щупальца осьминога могут изгибаться во всех направлениях, быстро удлиняться и менять жёсткость.

Морфологические свойства этих сгибающихся и вытягивающихся конечностей уже воспроизводились экспертами в области бионики, но в последние годы в центре внимания оказались именно присоски осьминога. Каждая конечность, усеянная двумя рядами присосок размером от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров, может хвататься за влажные, непористые поверхности с минимальным потреблением энергии. Возможность повторить свойства присосок осьминога позволила бы биотехнологии воспроизвести эти впечатляющие таланты.

Исследователи изучили морфологию и механические свойства двух разных частей присоски: ацетабулярной (чашеобразной верхней части) и инфундибулярной (нижней части, которая контактирует с поверхностью при захвате). С помощью микро-КТ-сканера они проанализировали поверхности присосок. Ацетабулярная часть оказалась довольно гладкой, в то время как инфундибулярная была покрыта бороздками, которые распределяют низкое давление, создаваемое ацетабулярной частью, по всей поверхности инфундибуляра. Это усиливает присасывание и помогает осьминогам крепко держаться за поверхности даже во влажном состоянии.

Команда также измерила механические свойства присосок. Оказалось, что ткани, из которых они состоят, являются одними из самых мягких биологических материалов — такими же мягкими, как желе медузы. Учёные предполагают, что мягкость тканей, особенно инфундибулярной части, позволяет присоскам плотно прилегать к захватываемым поверхностям, принимая их форму для создания водонепроницаемого уплотнения.

Исследователи сравнили свои результаты с современными материалами, используемыми для имитации присосок. Они обнаружили, что искусственные присоски сделаны из гладких материалов, которые не воспроизводят бороздчатую текстурированную поверхность инфундибуляра. Учёные пришли к выводу, что для истинного воссоздания свойств присосок осьминога необходимы два типа материала: один — мягкий и вязкий для имитации инфундибуляра, и другой — более эластичный и слегка жёсткий для воспроизведения полой ацетабулярной части.