Continut Asemanator
- Oamenii de știință pot activa sau dezactiva acest dispozitiv de prindere inspirat de Gecko cu pâlpâirea unei lumini
Un gecko frumos de tokay. Foto: Ethan Knapp și Alyssa Stark
Oricine locuiește sau a vizitat o țară tropicală este familiarizat cu ciocănitorul gecko. Aceste șopârlele prietenoase locuiesc în case și jungle care se întind din Indonezia în Tanzania până în Republica Dominicană. Apar după apusul soarelui, profitând de vederea lor nocturnă - care este de 350 de ori mai puternică decât cea a unui om - și sunt oaspeți bineveniți în case și hoteluri, de când gâfâie țânțarii și alte insecte dăunătoare.
Pe lângă localnici, oamenii de știință adoră și aceste șopârle colorate. Gecoșii au capacitatea unică în rândul șopârlelor de a rula pereți plani și scamperi peste tavane, chiar dacă suprafața este foarte netedă. Cercetătorii s-au confundat cu această abilitate de ani buni, iar zeci de laboratoare au testat aderența de gecko în speranța de a valorifica această superputere pentru o utilizare potențială în orice, de la robotică la tehnologia spațială la medicină până la „gecko tape”.
Se pare că degetele de la Gecko conțin structuri asemănătoare părului care formează o interfață multicontactă, adică prinderea gecilor cu mii de structuri adezive minuscule, mai degrabă decât ceea ce pare a fi un singur picior uniform.
Cu toate acestea, lacunele rămân în înțelegerea cercetătorilor despre cum interacționează picioarele gecko cu suprafețele din mediul lor natural, în special în condiții uscate sau umede. Oamenii de știință știu că tampoanele de la gecko sunt superhidrofobe sau respingătoare de apă, totuși gecoșii își pierd capacitatea de a se agăța de sticlă atunci când se udă. De ce nu resping doar apa și se agață de suprafața de sticlă de dedesubt? În mod similar, oamenii de știință se întreabă cum gecoșii se ocupă cu frunzele umede din pădure în timpul furtunilor de ploaie.
O nouă lucrare publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences investighează aceste mistere. Autorii au decis să testeze prinderea gecko pe o serie de materiale umede și uscate care atrag și resping apa. Pentru a-și îndeplini experimentele, au echipat șase gek-uri tokay cu hamuri de dimensiuni gecko. Au așezat gecoșii pe patru tipuri diferite de materiale, cum ar fi sticla, plasticul și o substanță concepută să imite frunzele tropicale ceroase. După ce le-au dat șopârlelor ceva timp pentru a se adapta noilor lor împrejurimi, cercetătorii au aplicat o presiune uniformă de remorcare pe harnașele geckosului, trăgând în direcția opusă unde mergeau animalele. În cele din urmă, gecoșii nu se mai puteau agăța și își pierdeau strânsoarea. Acest lucru a permis echipei să măsoare forța adezivă necesară pentru deplasarea animalelor. Ei au repetat aceleași experimente și în condiții foarte umede.
Autorii au descoperit că materialele care sunt mai „umede” - o indicație a gradului în care o suprafață atrage moleculele de apă - cu atât mai puțină forță a fost necesară pentru a perturba mânerele gecherului agățător. Sticla a avut cea mai mare umiditate a suprafețelor pe care au testat-o cercetătorii, iar gecoșii au alunecat ușor din sticla umedă, comparativ cu sticla uscată. Când materialul respectiv se ude, apa formează o peliculă subțire și atrăgătoare, care împiedică părul mic degetelor de la gecko să intre în contact cu suprafața.
Proprietățile scăzute de umectabilitate ale frunzelor de ceară, pe de altă parte, permit gecoșilor să stabilească o aderență rezistentă, chiar și în furtunile de ploaie, deoarece frunzele resping în mod activ apa. Cercetătorii au descoperit că gecoșii au obținut la fel de bine în condiții umede și uscate pe suprafața care imită frunzele.
Modul în care gecoșii interacționează cu suprafețele depinde de o teorie termodinamică a adeziunii, concluzionează autorii. Aceste caracteristici sunt dictate de forța Van der Waals sau de suma interacțiunilor atrăgătoare și repulsive dintre degetele de la gecko și caracteristicile suprafețelor cu care intră în contact. Atâta timp cât acele forțe atractive se învârt, gecherii sunt norocoși pentru a obține o prindere pe orice suprafață cu care intră în contact, indiferent dacă este umed sau uscat.
Folosind rezultatele noastre de aderență a animalelor întregi, am constatat că suprafețele umede care sunt chiar slabe permit sistemului adezivului gecko să rămână funcțional pentru a se înfășura și probabil locomoție.
Descoperirile noastre sugerează un nivel de versatilitate în sistemul de adezivi gecko care nu a fost contabilizat anterior și pune în discuție predicții evolutive, ecologice și comportamentale interesante.
Pe lângă faptul că arunca lumină asupra modului în care adaptările la gecko ajută șopârlele să facă față mediului lor natural, autorii consideră că descoperirile lor pot contribui la proiectarea de noi roboți sintetici de gecko, care ar putea depăși călcâiul lui Ahile, din sticla umedă a ghetoșilor, folosind probabil pentru curățarea zgârie-nori ferestre, spionând teroriști suspectați sau pur și simplu schimbând un bec greu accesibil.
