Волнообразные топографические волны для сметания загрязнений потоком

Исследователи из UNIST, вдохновившись природой, создали новую биомиметическую «движущуюся» поверхность для борьбы с обрастанием.

Биологическое вдохновение

Скаты (Batoidea), часто лежащие на дне, используют грудные плавники для стабилизации движения и сметания песчаных частиц с поверхности. Исследователи под руководством профессора Хун Ый Чжона (UNIST) и профессора Сан Джуна Ли (POSTECH) взяли за основу эту биомеханику, а не химические защитные механизмы других организмов.

Преодоление ограничений

Существующие биомиметические технологии, имитирующие химическую защиту (например, водорослей или крыльев цикады), теряют эффективность при износе поверхности. Новый подход фокусируется на функции, а не на статичных характеристиках поверхности.

Принцип работы

Как объяснил первый автор работы Хангил Ко, плавники ската создают вихревой след (завихрения), который служит барьером для загрязнений, а также генерируют силу сдвига, «подметающую» поверхность, как щеткой.

Новый материал

Команда разработала магниточувствительный многослойный композит, способный генерировать скоординированные волнообразные топографические волны с контролируемыми параметрами. Эти динамические поверхностные волны индуцируют локальные и глобальные вихри у поверхности, сметая загрязнители и предотвращая их начальное прикрепление.

Значение и применение

Соавтор работы Хён-Ха Парк отметил, что эта «движущаяся противообрастающая поверхность» эффективно подавляет формирование биопленки. Профессор Чжон подчеркнул, что технология не требует химической модификации поверхности или наноархитектур и применима в медицинских устройствах и морских сооружениях.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances 30 ноября 2019 года.