Листья лотоса имеют легендарное свойство отталкивать воду. Когда она попадает на него, то собирается в серебристые шарики и скатывается с поверхности листа, забирая с собой еще и любую грязь.
Физику этого впечатляющего и эстетически прекрасного явления уже хорошо изучено. Листья лотоса отталкивает воду, потому что на нем есть микроскопические покрытые воском выступления, через которые вода не сцепляется с поверхностью. Это означает, что молекулы воды взамен этого сцепляются между собой. Такой физический процесс уже воссоздан в некоторых искусственных материалах. К сожалению, эти поверхности легко повреждаются из-за стирки, и поскольку они неживые, то не могут восстанавливаться. А значит, их сложно изготавливать в коммерческих масштабах. Жаль, потому что поверхности, которые самоочищаются и сохнут, могли бы быть очень ценными. Эту проблему может решить технология, которую недавно описал Юрген Руэ из немецкого Фрайбургского университета в специализированном журнале Langmuir. Речь идет о том, чтобы дать материалам, которые созданы по принципу лотоса, способность самовосстанавливаться после повреждения.
Подход Руэ заключается в воспроизведении процесса, присущего другому живому организму — ящерице. Когда эти животные растут, их чешуя не растет вместе с ними. Зато слезает старый покров, а под ним нарастает новый. По теории Руэ, подобным образом можно наслоить лотосоподобный материал, который в случае повреждения будет слезать, а под ним будет появляться чистая новая поверхность.
Искусственные лотосоподобные материалы относятся к классу нанотрав — так их называют потому, что под электронным микроскопом они напоминают газон. У нанотравы Руэ водоотталкивающие «ворсинки» крепятся к тонким листам силикона. Ученый ставил перед собой задачу создать материал из наслоения таких листов, в котором сильно поврежден ный поверхностный лист заменялся бы автоматически.
Для этого он склеил слои веществом, которое растворяется в воде. По его замыслу, когда верхний слой изнашивается, влага начинает попадать через него на следующий и клей начинает растворяться. Когда повреждение незначительное, клею ничего не будет. Но с определенного масштаба износом он растворится настолько, что верхний слой нанотравы потрескается бы, а из-под него появится бы следующий.
Руэ опробовал свою идею с должным клеем (специальным водорастворимым полимером) и выяснил, что принцип действует. Когда он расковырял верхний слой скальпелем и намочил его, тот действительно отклеился и слез. Конечно, такое самовосстановление не вечно, ведь в конце слои иссякнут. Но если эту идею можно воплотить в промышленной практике, то самоочищающиеся поверхности длительного использования могут наконец-то стать привычным явлением.