Когда мы думаем о гравитации, представляется что-то фундаментальное и незыблемое — яблоко падает вниз, вода стекает в раковину, шар катится по горизонтальной поверхности. Однако команда исследователей из Университета Ватерлоо (Канада) буквально перевернула это представление с ног на голову. Ученые задокументировали явление, которое бросает вызов самой гравитации: маленький мягкий шар катился вверх по вертикальной стеклянной поверхности. Не падал, не скользил, а именно катился.
«Когда мы впервые увидели, как это происходит, мы были откровенно в недоумении, — сказал инженер-механик из университета Ватерлоо Сушанта Митра. — Мы все перепроверили, потому что это, казалось, противоречило здравому смыслу. В лаборатории все взволновались, когда мы поняли, что это не случайность, и что это было настоящее вертикальное вращение».
Как оказалось, секрет необычного явления — в материале шарика. Он представляет собой крошечную гелевую сферу размером с горошину. По словам исследователей, если делать ее слишком мягкой, она прилипнет к стеклу, если слишком жесткой — просто упадет вниз. Но идеальный баланс между эластичностью и текстурой дал невероятный результат: шар, напоминающий по плотности мармелад, уверенно катился по стеклу, установленному под углом 90 градусов.
Скорость у него, что называется, черепашья — всего полмиллиметра в секунду, но дело не в ней, а в самом факте. Такой тип движения до сих пор не наблюдался в природе и технике. Как объясняют авторы работы, опубликованной в журнале Soft Matter, ключевым фактором оказался механизм асимметричной деформации при соприкосновении с поверхностью. Так, один край шара словно «закрывает трещину», создавая сцепление, другой — «открывает» ее, позволяя двигаться вперед.
И хотя эксперимент может показаться всего лишь лабораторным курьезом, на самом деле он открывает широкие горизонты. Представьте мягких роботов, способных взбираться по отвесным стенам пещер, обследовать внутренности трубопроводов или перемещаться по скалистым обломкам на Луне или Марсе.
«Это открывает совершенно новый способ мышления о движении по вертикальным поверхностям, — добавил Митра. — В настоящее время роботы и транспортные средства ограничены горизонтальными или слегка наклонными поверхностями. Наше открытие может изменить это».
Ранее Наука Mail рассказывала о мягком роботе, имитирующем движения личинки плодовой мухи.