В природе встречаются примеры и более прочных вариантов "клейких" поверхностей. Небольшие ящерицы гекконы способны удерживаться на вертикальных поверхностях и даже бегать по ним. Лапы геккона прилипают к поверхности и не скользят вдоль нее. При этом, когда животное тянет конечность вертикально вверх, оно может без особых усилий оторвать подошву. Исследуя строение лап геккона, ученые определили, что необычные свойства объясняются наличием на подошвах множества тонких волосков. Когда волоски находятся под прямым углом к поверхности, площадь контакта невелика, и животное может легко отделить лапу. Когда угол изменяется, площадь соприкосновения растет, и соединение с поверхностью становится более прочным.

Ученые воспроизвели структуру подошвы лап геккона, используя нанотрубки. Однако в ходе ранних работ исследователи не могли добиться той же эффективности прилипания. Дальнейшее изучение строение лап ящерицы показало, что волоски на подошвах имеют многочисленные ответвления, которые еще больше увеличивают площадь контакта с поверхностью. Ученые заменили в искусственных "лапах" обычные нанотрубки на ветвящиеся и в итоге смогли обогнать геккона в способности прилипать.

Помимо рептилий, еще один класс живых организмов является любимым объектом специалистов в области бионики. Это насекомые. Странные на вид существа считаются самыми совершенными созданиями среди беспозвоночных. Разные представители этого класса развили множество высокоэффективных приспособлений для выживания. В частности, таким приспособлением является система зрения. Глаза насекомых являются фасеточными - то есть, состоят из множества маленьких "глазков", информация от которых преобразуется мозгом в единую картину.

Изучение фасеточных глаз мухи показало, что это насекомое способно очень точно определять скорость объектов, движущихся относительно глаз на огромной (относительно мухи) скорости. Изображение предмета последовательно воспринимается каждой из фасеток и информация о нем передается на индивидуальные рецепторы. В итоге возникает серия независимых изображений. Инженеры скопировали принцип мушиных глаз для создания детекторов, очень быстро определяющих скорость летящих самолетов. Такой прибор получил название "глаз мухи".

Другой прибор, на создание которого инженеров вдохновили все те же мухи, необходим для поддержания верного курса самолетов, ракет и кораблей. Прибор получил название вибрационного гироскопа, а его прототипом послужили жужжальца мух - парные придатки, расположенные вном сегменте и по форме напоминающие булавки. Как следует из названия, жужжальца издают характерный звук при полете мухи. В последние десятилетия выяснилось, что они нужны насекомым не только для того, чтобы раздражать людей. При движении жужжальца вибрируют, и по изменению натяжения "ножек" муха "понимает", что направление полета изменилось. Ориентируясь по колебаниям жужжалец, насекомое поддерживает желаемый курс.

Другое насекомое, саранча, возможно, поможет инженерам создать новый тип миниатюрных летательных устройств. Саранча считается одним из самых лучших летунов среди насекомых - она способна преодолевать огромные расстояния за счет крайне эффективного потребления энергии при полете. Крылья саранчи имеют очень сложную форму - они покрыты морщинками и ребрышками и снабжены многочисленными выпуклостями и впадинами. Биологи давно подозревали, что секрет полета саранчи скрыт в крыльях, но как именно они проявляют себя "в деле", ученым было неясно.

Авторы одной из недавних работ составили чрезвычайно детализированную модель крыльев саранчи и определили, как влияют особенности их строения на характеристики полета. Кроме того, исследователи "заставили" летать компьютерную модель саранчи, на крыльях которой не было морщинок и ребрышек. Во второй серии опытов ученые дополнительно убрали и изгиб. Эффективность полета саранчи-"инвалида" оказалась существенно ниже, чем у "здоровой" модели, причем основной спад произошел при удалении изгиба.

Небольшие аппараты, летающие так же, как саранча, могут оказаться полезными экологам, которым необходимо проводить мониторинг состояния окружающей среды. Пригодятся они и военным, создающим миниатюрные приборы-шпионы.

За месяц до появления результатов исследования полета саранчи группа ученых из Массачусетского технологического института заявила о создании роборыб. Роборыбы состоят из единого куска пластика, "начиненного" механическими внутренностями, и плавают точно так же, как тунцы или форели. Ученые просчитали и воссоздали характеристики пластика по всей длине тела роборыбы так, чтобы оно совершало те же движения, что и настоящие рыбы. Правда, пока механические животные перемещаются в десять раз медленнее обычных, но авторы пообещали в ближайшее время улучшить их характеристики.
Что-то свое?

Постепенно исследователи учатся все лучше воспроизводить изобретенные природой механизмы, хотя до создания абсолютно точных копий еще очень далеко. Так, химикам до сих пор не удалось синтезировать молекулу, которая по эффективности работы могла бы сравниться с ферментами. Кроме того, terra incognita для исследователей все еще остается человеческий мозг. С высокой вероятностью, в будущем ученые смогут выяснить принципы работы большинства функционирующих в живых системах механизмов. Другой вопрос, смогут ли они когда-нибудь создать что-то, отличное от уже изобретенного природой.

E-NEWS