Когда капля дождя падает на лист, она на миг расплющивается, а потом собирается обратно и отскакивает. Но что, если капля не совсем жидкая, а желеобразная, как мармелад? Учёные взяли именно такие капли — из гидрогеля, материала, который на 90% состоит из воды, но держит форму за счёт полимерной сетки. Они бросали эти капли на разные поверхности и следили за ними с помощью камеры, снимающей тысячи кадров в секунду, и датчика, измеряющего силу удара.
Оказалось, что поведение капли зависит от того, насколько быстро её бросили. При медленном ударе (как если каплю просто уронить с высоты нескольких сантиметров) из неё вытекает вода, образуя «ножку» — тонкую плёнку, которая растекается по поверхности отдельно от основной капли. Сама капля при этом прилипает к поверхности и застывает в форме блинчика. При быстром ударе (как при броске с размаху) вода не успевает вытечь, и капля ведёт себя как упругий мячик: она сжимается, а потом пытается распрямиться. Удивительно, что в этом случае степень сплющивания не зависит от того, насколько поверхность любит или не любит воду.
Учёные также выяснили, почему такие капли почти никогда не отскакивают, даже если ударить ими по поверхности, которая отталкивает воду. Всё дело в том, что полимерные цепочки из капли цепляются за поверхность, как микроскопические якоря, и не дают капле оторваться. Отскок происходит только если упругость капли достаточно велика, чтобы перебороть эту «липкость». Это знание поможет создавать материалы, которые лучше прилипают или, наоборот, отскакивают — например, для 3D-печати или покрытий.
Гидрогель — тот же материал, из которого делают мягкие контактные линзы. Его упругость можно настраивать, меняя количество полимерных нитей, и учёные использовали это, чтобы варьировать свойства капель в тысячи раз.
В фильме «Флаббер» упругое зелёное вещество скачет по комнате, почти не теряя энергии. Реальные гидрогели ведут себя скромнее, но изучение их ударов приближает нас к созданию материалов с управляемой липкостью и прыгучестью.