Пчёлы вдохновили учёных на создание нового водостойкого суперклея

Специалисты изучили две природные жидкости, которые повышают производительность пчелиного труда.

Фото с сайта pixabay.com.

Каждый день медоносные пчёлы часами собирают цветочную пыльцу. Она накапливается между волосками, после чего опылители счищают её с себя и складывают в специальные корзиночки – углубления на задних лапках (как показано на главном фото).

Логично предположить, что все труды опылителей могут пойти насмарку в случае внезапно начавшегося дождя (впрочем, многие насекомые предчувствуют предстоящую перемену погоды). Но на самом деле смыть собранную пчёлами пыльцу не так-то просто. Её прочно удерживают два вещества – липкая пчелиная слюна и цветочное масло.

Исследователи из Технологического института Джорджии решили подробнее изучить "клейкий потенциал" этих веществ, чтобы на их основе создать новый адгезив, способный сохранять свои сцепляющие свойства в различных условиях.

"Пчела встречается не только с влажной и сырой средой, но также с ветреной и сухой. Поэтому гранулы пальцы должны противодействовать этим изменениям, оставаясь липкими, – рассуждает ведущий автор работы профессор Джеймс Карсон Мередит (James Carson Meredith). – Между тем способность противостоять изменениям влажности всё ещё является проблемой для синтетических клеев".

Его научная группа в ходе новой работы описала, как две природные жидкости работают в "дуэте" на повышение производительности пчелиного труда.

Первый компонент – слюнные выделения пчелы, благодаря которым гранулы пыльцы слипаются друг с другом. Слюна богата сахаром из нектара, который пьют насекомые, уточняют специалисты.

Второй компонент пчелиного клея – масло растений, которое покрывает гранулы пыльцы. Оказывается, это вещество помогает стабилизировать адгезивные свойства нектара и защищает его от воздействия слишком большой или слишком низкой влажности.

Представьте себе слой растительного масла, покрывающий лужу сиропа, поясняет Мередит. Масло становится своего рода барьером между сиропом и воздухом и значительно замедляет высыхание первого.

В ходе экспериментов учёные отделяли масляный компонент клея от сахарного и оценивали, насколько липким оставался последний при различных условиях влажности.

Как и ожидалось, при увеличении влажности нектар впитывал всё больше воды, а его адгезивные свойства ослабевали. Тот же эффект наблюдался, когда влажность снижалась и вещество высыхало.

Между тем при аналогичных условиях влажности нектар, покрытый цветочным маслом, оставался липким.

"Мы считаем, что можно взять на вооружение основные свойства этого материала и разработать новый клей с водобарьерным внешним масляным слоем, который мог бы лучше противостоять изменениям влажности. Или, возможно, эта концепция будет применяться для контроля "рабочего состояния" клея – его текучести и времени высыхания или отверждения", – отмечает Мередит.

Сейчас он и его коллеги изучают динамические свойства пчелиного клея.

"Если пыльца может оставаться так прочно прикреплённой к задним лапкам пчёл, то как им удается удалить её, когда они возвращаются в улей?", – задаётся вопросом учёный.

По его мнению, ключом к разгадке может быть чувствительность вещества к скорости механического воздействия. Иными словами, чем быстрее внешняя сила (то есть пчелиная лапка) пытается счистить его, тем больше сопротивления оказывает клей.

"Это свойство капиллярной адгезии, которое, как мы полагаем, может быть использовано и адаптировано для конкретных применений, таких как управление движением в микроскопических или наноразмерных устройствах, а также в других областях – от строительства до медицины", – говорит Мередит.

В дальнейшем команда намерена подробнее изучить потенциал пчелиного клея и создать на его основе новый класс влагостойких адгезивов для различных сфер применения.

О первом этапе этого исследования учёные подробнее рассказывают в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как на создание новых хирургических клеев учёных вдохновили слизняки и мидии.