Эволюция в обратном порядке. Почему акулы обогнали Фелпса, а клюв птицы остановил грохот поездов

Костюм «акулья кожа»

В 2009 году на ЧМ по плаванию в Риме произошло неслыханное. Всего за неделю спортсмены побили 43 мировых рекорда. Причем средние пловцы стали обгонять фаворитов. На дистанции 200 м вольным стилем титулованный Майкл Фелпс проиграл аутсайдеру: пришел вторым, а золото с феноменальным мировым рекордом взял немец Пауль Бидерманн. Причиной стал его полиуретановый костюм ArenaX-Glide, который давал колоссальное преимущество. Фелпс был связан жестким спонсорским контрактом с компанией Speedo и не мог надеть полиуретановую новинку.

Суперкостюм был сделан по принципу акульей кожи. Ткань с микроскопическими эластичными ребрами буквально толкала пловца вперед, снижая сопротивление воды, и скользила гораздо лучше, чем человеческое тело.

Разразился скандал. Тренер Фелпса Боб Боумен потребовал запретить «технический допинг» и пригрозил, что его подопечный будет бойкотировать соревнования, пока этого не произойдет. В итоге Международная федерация плавания эти костюмы с 2010 года запретила.

Рельеф акульей кожи используют и во множестве других технологий. Авиастроительные концерны оклеивают фюзеляж и крылья самолетов специальными пленками с крошечными бороздками. Они снижают трение о воздух, и самолет экономит топливо.

Застежка-липучка

В 40-е годы швейцарский инженер Жорж де Местраль, вернувшись с охоты, долго отчищал одежду от репейников, а потом измучился, очищая своего сеттера. «Почему эти зазубрины такие цепкие?» - подумал он. Положив репейник под микроскоп, увидел множество крошечных крючков, которые цепляются за ткань и шерсть животных. И загорелся идеей сделать такую застежку.

Местраль объездил множество ткацких фабрик в Европе, но его отовсюду гнали. Идея ткани из крючков и петель казалась профессионалам дичью. Дизайнеры отказывались работать с ней, даже когда застежка была запатентована. На счастье изобретателя, в начале 60-х липучка пригодилась для скафандров и фиксации предметов в невесомости в НАСА. Лишь потом она стала популярна и в обычной одежде.

Мишкина шуба

В 1979-м спецы американской компании Malden Mills (сейчас - Polartec) изучили структуру меха белых медведей и создали мягкий уютный флис. Он работает как мех за счет трех факторов:

1. Шерстинки меха - это прозрачные полые трубочки, заполненные воздухом. Такие воздушные полости хорошо держат тепло. Греет не сам материал, а воздух, запертый в пушистом ворсе.
2. Мех медведя не впитывает воду. И одежда из флиса не задерживает влагу и греет даже в намокшем состоянии.
3. Мех и флис своими волокнами поглощают инфракрасное излучение тела и медленно рассеивают во внутренний воздух.

Благодаря свойствам своего меха белый медведь практически не видим в тепловизор. На нем можно рассмотреть только несколько горячих точек: глаза, кончик носа и дыхание.

С лап белого медведя «срисовали» идею зимних шин-липучек. Мишка не скользит на льду благодаря множеству мелких надрезов (ламелей) на его лапах, которые, как микроприсоски, буквально впиваются в скользкую поверхность и отводят воду. Аналогично устроены рисунок протектора и микропористая структура зимней резины.

Одежда полярников

Пингвины не замерзают в ледяной воде, потому что их перышки очень хитро устроены природой. Как будто над ними колдовали разработчики нанотехнологий, материаловеды, химики и инженеры. Сверху это жесткий водонепроницаемый слой, а внутри - нежный и пушистый, который удерживает воздух. Многослойные ткани для полярников создали именно по такому принципу. Современные костюмы для экстремальных условий теперь очень легкие, они не пропускают влагу и при этом дышат.

Дюбели для стен

Пластиковые распорные дюбели работают по принципу иголок дикобраза или колючек растений. Когда мы вкручиваем саморез, пластиковые усики врезаются в бетон или кирпич, и вытащить их практически невозможно.

Энергосберегающие фары

Светлячки - потрясающие природные инженеры, у которых ученые подсмотрели идею, как сделать светодиоды в фарах намного эффективнее. На поверхность светодиодных чипов люди научились наносить точно такой же рельеф, как у насекомого. Благодаря этому фара выдает мощный световой поток, тратя почти в 2 раза меньше энергии от аккумулятора автомобиля.

Эффект лотоса

Даже если плеснуть на листья лотоса грязной водой, они останутся идеально чистыми. Их поверхность покрыта микроскопическими бугорками и восковым налетом. Вода не может растечься по листу, она собирается в идеальные капли и скатывается вниз, заодно смывая частички грязи и пыли. Сегодня по этому принципу делают фасадные краски, - стены дома очищаются сами во время дождя. И выпускают специальные ткани с пропиткой, которые не боятся воды. Пролитый кофе или соус стекают с такой одежды, не оставляя следов.

Суперкрепеж

Гекконы способны бегать по абсолютно гладким вертикальным стенам. Они легко держатся на потолке вверх ногами с помощью одной только лапки без всяких присосок.

Этот механизм устроен так:

• Подушечки лап цепкопалых ящериц покрыты миллионами микроскопических волосков.
• Каждый волосок разветвляется на тысячи еще более мелких «лопаточек».
• Когда геккон прижимает лапу к стене, эти миллиарды наноструктур подходят к атомам поверхности настолько близко, что между ними возникает электромагнитное притяжение.
• Когда надо оторвать ногу, сила не требуется: ящерка меняет угол наклона пальцев, связь разрывается, и нога легко отсоединяется.

По такому принципу работают роботы на заводах, когда нужно перемещать экраны смартфонов или солнечные панели. В медицине ученые разрабатывают пластыри, чтобы закрывать раны, не сшивая их. Такие пластыри прочно держатся даже на влажных внутренних органах - и врач легко может снять их, не раздирая больное место.

А лет через пять для всех станет доступен суперкрепеж: мы сможем повесить тяжелый телевизор, не сверля стену. Он уже создан в лаборатории (разработка Массачусетского университета). Полоска искусственной ленты размером с визитку сможет удерживать на стекле вес до 300 кг. До серийного выпуска дело пока не дошло, потому что производители боятся юридических рисков. Представьте, какая будет реакция, если у кого-то дома тяжелый телевизор грохнется среди ночи.

«Птичьи» носы поездов

Япония на 70 % покрыта горами, поэтому в стране огромное количество туннелей для поездов. Они очень узкие: прорубать широкие пути в сейсмоопасных горах дорого и сложно. Когда появился скоростной поезд, способный разогнаться до 250 - 300 км/ч, возникла проблема. Состав на огромной скорости влетал в ограниченное пространство и действовал, как поршень в шприце. Он сжимал воздух перед собой, создавая ударную волну. Эта волна вырывалась наружу с таким грохотом, что в радиусе 400 м дрожали оконные стекла и двери, а жители вздрагивали, как от взрыва.

Главный инженер проекта, Эйдзи Накацу, любивший наблюдать за птицами, заметил, что зимородок умеет заныривать в воду очень плавно и без брызг. Он предложил скопировать идеальную форму клюва этой мелкой птички. Для поезда спроектировали новый нос, вытянутый почти на 15 м. Теперь он вылетал из тоннеля без взрыва и стал на 10 % быстрее.

С тех пор все скоростные поезда в Японии имеют непривычно длинные «птичьи» носы.