Sztuczny klej przewyższa gekon

Zapomnij o Spider-Manie i poznaj Geckomana. Naukowcy ze Stanford University stworzyli inspirowany gekonami system wspinania się ludzi, który pozwolił studentowi wspinać się po szklanej ścianie za pomocą dwóch samoprzylepnych podkładek wielkości dłoni.

Doktorant wspina się za pomocą chwytaków gekona.

Badacze, kierowani przez inżyniera Marek Cutkosky , mają również nadzieję na wykorzystanie klejów w sprzęcie produkcyjnym, tworząc chwytaki do manipulowania ogromnymi panelami słonecznymi, wyświetlaczami i innymi przedmiotami bez potrzeby stosowania siły ssącej lub klejów chemicznych. Zespół współpracuje również z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w celu dostosowania kleju do użytku przez roboty.

Palce gekonów są niesamowicie lepkie, ponieważ pokryte są grupami długich, cienkich struktur w kształcie łopatek, zwanych szczecinami, które zwiększają powierzchnię i wzmacniają słabe przyciąganie elektryczne między palcami a powierzchnią. Stopy gekona dobrze się trzymają, ale są łatwo wypuszczane, gdy zwierzę przestawia swoją wagę; i oczywiście mogą się kleić raz za razem, w przeciwieństwie do większości taśm samoprzylepnych wytwarzanych przez człowieka.

Naukowcy stworzyli różne sztuczne kleje, które działają w ten sam sposób, używając klastrów nanorurek węglowych lub mikroklinów formowanej gumy, aby naśladować dużą powierzchnię szczeciny na stopach gekonów. Ale te mechanizmy działały dobrze tylko dla małych ciężarów.

Przenoszenie większych ciężarów wymaga materiałów o większej powierzchni. Używając poprzednich materiałów, 70-kilogramowy człowiek potrzebowałby podkładek podobnych do gekona, 10 razy większych niż normalna ludzka ręka, aby wspiąć się po ścianie. Skalowanie adhezji gekona to wyzwanie, mówi Cutkosky.

Tego lata Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony Stanów Zjednoczonych ( DARPA ) ogłoszony to jest to Z-Man Program po raz pierwszy stworzył system wspinaczkowy oparty na kleju gekona, który umożliwiał wspinanie się po ścianie. Chociaż DARPA nie podała szczegółów, jak to zostało osiągnięte, grupa ze Stanford, która uczestniczyła w pracach Z-Mana, przeprowadziła podobną demonstrację przy użyciu własnego systemu klejącego. Praca jest opisana w badaniach opublikowanych dziś w Journal of the Royal Society Interface .

Aby stworzyć system wspinaczkowy, naukowcy zaczęli od istniejącego kleju opartego na formowanych mikroklinach wykonanych z materiału polimerowego zwanego PDMS. Przymocowali płytki z tego materiału do płaskiego, sześciokątnego chwytaka wielkości dłoni. Każdy chwytak był wsparty sprężyną, która rozkładała ciężar na podkładce i pochłaniała część siły potrzebnej do wspinania się. Aby ułatwić wspinanie, naukowcy połączyli również chwytaki z platformą na stopy, przenosząc w ten sposób pracę wspinania się na nogi.

Jeffrey Karp , bioinżynier z Brigham and Women’s Hospital w Bostonie, zauważa, że ​​sytuacja testowa obejmowała bardzo gładką, czystą i płaską powierzchnię. Karp, który był współzałożycielem firmy o nazwie Gekon biomedyczny Aby skomercjalizować inspirowany biologicznie klej chirurgiczny, naukowcy ze Stanford będą musieli wykazać, że ich system działa w mniej idealnych środowiskach. Zauważa, że ​​w prawdziwym świecie system wspinaczkowy jest narażony na działanie wilgoci, deszczu, pyłków, kurzu i innych zanieczyszczeń.

Grupa ze Stanford ma nadzieję przetestować klej w szczególnie ekstremalnych warunkach. W tym miesiącu przetestowali go w samolocie o zerowej grawitacji z NASA i odkryli, że nadal działa.

ukryć