A Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences kutatói olyan fémes felületet fejlesztettek ki, amelyet a búvárpók ihletett. Ez a felület szuperhidrofób, vagyis rendkívüli mértékben taszítja a vizet és hónapokig száraz marad akár a víz alatt is. Mindezt a gyakorlatban korábban nagyon nehéz volt elérni.

Aerofil titánötvözet felület létrehozásával nanoméretű érdességekkel a pók természetes plasztronját utánozták, tehát azt a vékony levegőréteget, amely körülveszi a pók testét a víz alatt. A kutatók különféle teszteknek vetették alá a felületet, bemutatva annak stabilitását és ellenállóságát a hajlítással, csavarással, hőmérséklet-változásokkal és koptató hatásokkal szemben. A találmánynak rengetegféle alkalmazása lehetséges, beleértve az orvosbiológiai eszközök fertőtlenítését, a víz alatti csővezetékek korróziójának megelőzését és újabb “bioinspirált technológiák” komplex fejlesztését.

A hazai olvasók számára a legelső kérdés ugyanakkor az lehet, hogy miként jön képbe a népszerű rajzfilmből ismert Vízipók, a csodapók? Mint az a Herman Ottó Intézet honlapján olvasható, a köznyelvben vízipókoknak nevezett álllatok valójában nem pókok, hanem molnárpoloskák, a rajzfilmben pedig egy úgynevezett búvárpók volt látható, amelynek a légbuboréka – levegőből álló “búvárharangja” (plasztron) mögött álló mechanizmus inspirálta a most bemutatásra kerülő találmányt.

Mint az a magyarok tömege számára ismert, Vízipók (hivatalosan: Argyroneta aquatica) barátunk szinte teljes egészében a víz alatt él, mivel a levegőt teste körül csapdába ejti milliónyi durva, vízlepergető szőrszál segítségével, létrehozva egy úgynevezett plasztront, amely gátat képez a pók légzőszerve és a víz között – ezért nem fullad meg. A kutatók ezt a természetes folyamatot egy szuperhidrofób fémes felület létrehozására ültették át, amely ennek megfelelően taszítja a vizet, és hónapokig szárazon tud maradni akár a víz alatt is.

Hagyományosan egy stabil víz alatti plasztron létrehozása kihívást jelentett a mechanikai gyengeségek, valamint a hőmérséklet- és nyomásváltozásokkal kapcsolatos érzékenység miatt. A kutatók most úgy hidalták át az akadályokat, hogy elektrokémiai oxidációval nanoméretű érdességű aerofil titánötvözet felületet fejlesztettek ki. A felület stabilitását aztán rendkívül szigorú tesztelésnek vetették alá: hajlítás, csavarás, hideg és meleg víz hatása, valamint homokkal és acéllal végzett koptatás.

Hiába azonban a durva próbák, Vizipók trükkje fényesen bevált: a felület túlélte a több mint 208 napig tartó folyamatos vízbe merítést (a tanulmány közzétételekor a plasztron még víz alatt volt, és nem mutatta a bomlás jeleit), és több alámerítést egy vérrel teli Petri-csészébe. A felület képes volt nagymértékben csökkenteni az E. coli baktériumok és a kacslábú rákok szaporodását, valamint teljesen megakadályozta a kagylók megtapadását is.

A felfedezésnek a felhasználási lehetőségei ma még talán beláthatatlanok: csökkentheti az orvosi eszközök posztoperatív fertőzéseit, de akár megakadályozhatja a víz alatti csővezetékek és érzékelők korrózióját. A felület stabilitása, egyszerűsége és méretezhetősége ráadásul csak tovább növeli a valós alkalmazásokhoz történő felhasználás lehetőségét. Ezt a technológiát ráadásul más bioinspirált anyagokkal is lehet kombinálni, mint például a csúszós folyadékkal infúziós porózus felületek technológiájával (SLIPS), ami új lehetőségeket nyit meg az anyagtudományban és a mérnöki munkában is.

A bioinspirált anyagok új koszaka tehát már átlépett a küszöbön, és most épp a Vízipók trükkje segíthet egy csomó területet átalakítani.

(Kép: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Alexander B. Tesler)

Frissítés (2023.10.11.): Olvasónk megkeresésére javítottuk a Herman Ottó Intézet közleményével kapcsolatos hivatkozásunkat – eszerint tehát a téves megnevezés nem a rajzfilmfigurára utal, hanem a köznyelvi vízipók kifejezésre. Egyébként a rajzfilmben ezek a köznyelvi vízipókok, tehát a valóságos molnárpoloskák is megjelennek molnárka néven. A hibáért elnézést kérünk, olvasónknak köszönjük az észrevételt!