Gecoșii sunt cu adevărat inspiratori. Nu numai că aceste reptile sunt drăguțe, colorate și adepte în vânzarea asigurărilor auto, dar super-aderența lor încurcă oamenii de milenii. Datorită picioarelor adezive și unei manipulări puternice a legăturilor moleculare, gecoșii sunt capabili să urce pereți verticali cu ușurință și chiar pot atârna cu susul în jos de suprafețe. Acum, membrele lor lipicioase au inspirat un dispozitiv nou care ar putea ajuta (Oameni? Roboți? Aș dori un substantiv aici) să ridice și să arunce lucrurile cu ajutorul unei lumini.
Continut Asemanator
- Acum, o persoană poate urca un perete la fel ca un Gecko
- Geckos-urile pot controla mișcarea coafurilor de la picioare
- De ce Geckos nu alunecă frunzele umede din junglă sau tavanele hotelului
Puterile prodigioase ale picioarelor gecko au mistificat oamenii de știință până acum aproximativ 15 ani. Atunci, cercetătorii au aflat că aceste animale au exploatat forța relativ slabă Van der Waals pentru a se adera la suprafețe și a se îndepărta cu ușurință. Spre deosebire de o forță magnetică mai puternică, forța Van der Waals rezultă din dezechilibrul sarcinilor dintre diferite molecule, creând o atracție liberă. Folosind milioane de fire minuscule pe picioare - fiecare dintre ele putând să se orienteze într-o anumită direcție și să fie atras de forța Van der Waals - geckos poate crea o forță adezivă puternică, dar și reversibilă.
În urmă cu cinci ani, zoologul Universității Kiel Stanislav Gorb a folosit ideile despre părul gecko pentru a crea o bandă din silicon atât de puternică încât o bucată din 64 de metri pătrați a fost capabilă să țină cu ușurință un adult de dimensiuni complete atârnând de un plafon. Spre deosebire de banda normală, aceasta poate fi, de asemenea, detașată și reasamblată de mai multe ori, fără a-și pierde lipicioarea. La sfârșitul anului 2015, activitatea lui Gorb a ajutat la conducerea comercializării „benzii gecko”. Deși până acum produsul a găsit o utilizare limitată, acesta poate fi găsit într-o marcă de pantaloni de călărie canadieni pentru a ajuta călăreții să rămână în șa și a găsit un investitor entuziast în fondatorul PayPal, Peter Thiel.
Dar să ne gândim ce a făcut ca picioarele de gecko să fie atât de lipicioase nu au rezolvat decât jumătate din problemă.
„Animalele nu numai că se atașează, ci și [se detașează] folosind aceste structuri adezive”, spune Emre Kizilkan, doctor în doctorat. student care studiază ingineria materialelor la Universitatea Kiel. Tot gecoșii trebuie să facă unghiul piciorului sau chiar doar firele de păr în mod diferit, iar piciorul se va ridica, de exemplu. Lucrând sub Gorb, Kizilkan a dorit să înlocuiască mișcările musculare folosite de ghekos pentru a-și controla aderenta cu un fel de „comutare” pe care oamenii le-ar putea exploata cu ușurință. Soluția ei: Lumina.
La urma urmei, lumina este o sursă de energie curată, liberă, care poate fi controlată cu ușurință de la distanță. Acest lucru îl face „foarte potrivit pentru micromanipulare precise”, spune Kizilkan.
Folosind banda gecko disponibilă deja comercial, Kizilkan a atașat banda la un film de elastomeri lichizi cristalini - o substanță formată din lanțuri polimerice care se alungesc atunci când sunt expuse la lumina ultravioletă. Alungirea trage firele de bandă de gecko artificiale într-o poziție în care își pierd atracția. Banda apoi se detașează de orice a fost lipit, potrivit unui articol publicat săptămâna trecută în revista Science Robotics .
Când este expusă la lumina UV, structura moleculară folosită în dispozitivul cercetătorilor se modelează din nou, îndoind banda gecko de elementul atașat. (Emre Kizilkan și Jan Strueben / Știință robotică) În videoclipurile create de cercetători, "dispozitivul lor de transport fotocontrolabil microstructurat" (BIPMTD) a fost capabil să ridice plăcile de sticlă și chiar eprubete și să le arunce ușor după ce o lumină UV a strălucit pe ea.
„Acest material poate face două lucruri împreună”, spune Kizilkan: atât lipit, cât și eliberare. El prevede că banda de gecko activată cu lumină este un element amețitor pentru lucrările delicate de laborator, fabricarea industrială și, eventual, chiar și pentru roboții să transporte materiale. Ca doar un exemplu, acesta ar putea fi utilizat pentru a transporta substanțe chimice toxice într-o eprubetă și a le arunca în siguranță într-o altă zonă, fără să existe mâini umane. Sau, ar putea permite cuiva să mărească un perete doar cu bandă gecko și o lumină. Robotii de salvare ar putea folosi într-o zi tehnologia pentru a urca în clădiri deteriorate și pentru a salva oameni.
Colaboratoarea Anne Staubitz, biochimistă la Universitatea din Bremen, speră să lucreze în viitor la modificarea BIPMTD pentru a folosi lungimi de undă mai lungi, mai puțin dăunătoare și sperăm să avanseze în dezvoltarea unui produs în următorii ani.
Mark Cutkosky, cercetător de inginerie al Universității Stanford, care nu a fost implicat în această cercetare, își amintește că a văzut o aderență inspirată de gecko controlată de forțe magnetice, electrostatice și alte forțe, dar aceasta este prima utilizare a luminii pe care a văzut-o. Deși îi place să vadă noua dezvoltare și potențialele pe care le aduce, Cutkosky spune că ar dori să vadă mai multe teste ale durabilității BIPMTD și cât de bine poate să se extindă la forțele și greutățile mari care ar fi utilizate în robotică și fabricație.
Aaron Parness, un cercetător de robotică al Laboratorului de Propulsie Jet NASA, a ajutat la proiectarea tehnologiei de prindere inspirată de gecko pe care astronauții ar putea să o folosească pentru a monta senzori și a merge pe nave spațiale fără hamuri voluminoase. Parness este de acord cu Cutkosky cu privire la provocările pe care BIPMTD ar trebui să le depășească.
„În urmă cu zece ani, cu toții ne-am gândit că realizarea materialului inspirat de gecko a fost cea mai mare provocare - și a fost o provocare foarte mare - dar în ultimii ani a devenit clar că mecanismele pe care le folosim pentru a profita de gecko-inspirate proprietățile materialelor sunt, de asemenea, o provocare foarte mare ", spune Parness, care nu a fost implicat în această cercetare. „Este un alt sistem prin care ne putem da seama de marele potențial al adezivilor inspirați de gecko”.
