211service.com
Gecko juosta, kuri leidžia eiti
Gecko pėdos jau seniai buvo įkvėpimo šaltinis mokslininkams, siekiantiems gaminti itin tvirtus, daugkartinio naudojimo klijus. Dabar Carnegie Mellon universiteto mokslininkai rado naują būdą, kaip sukurti tokį lipnų sukibimą ir prireikus atlaisvinti, naudojant kampuotas mikrostruktūras. Šios struktūros imituoja gekonų pirštų plaukelių galiukus, kurie suteikia driežui jo, kaip alpinisto, meistriškumą.
Klijavimo galia: Šie kampuoti, maždaug 40 mikronų skersmens, galiukai užtikrina tokią pat kontroliuojamą sukibimą, kaip ir gekono pirštai.
Į gekonus panašūs klijai jau pasirodė esantys žadantys kaip rišamoji medžiaga chirurginiams tikslams. Kai kurie tyrinėtojai mano, kad ypatingi gekono sugebėjimai taip pat gali būti raktas į patikimų laipiojančių robotų kūrimą žvalgybos misijoms ir kosmoso tyrinėjimams.
Gekono pirštuose yra milijonai labai mažų plaukelių, glaudžiai susiglaudusių. Kiekvieno plauko gale yra šimtai mažų, lėkštę primenančių struktūrų, vadinamų mentele. Silpnos traukos jėgos, žinomos kaip van der Waals jėgos, kiekvieną mentelę laiko prie objekto, ant kurio bando lipti gekonas, paviršiaus. Kai milijonų mentelių jėgos veikia kartu, jos sukuria galingą ryšį, leidžiantį gekonui prilipti prie beveik bet ko – net ir aukštyn kojomis.
Dar 2006 metais komanda, vadovaujama Metin Sitti , Carnegie Mellon mechanikos inžinerijos docentas, sukūrė plokščius, grybo formos antgalius, imituojančius mentelę. Antgaliai sugebėjo pasiekti tokią pat prilipimo jėgą kaip gekonas, tačiau nebuvo lengvas būdas priversti šiuos antgalius atlaisvinti jų sukibimą. Vėliau komanda suprato, kad raktas į lipnumo kontrolę slypi keičiant mentelės kampą. Taigi Sitti komanda paėmė antgalius ir padėjo juos ant polimerinių pluoštų, pakreipdama juos maždaug 28 laipsnių kampu, kad imituotų kampą tarp gekono plaukų ir mentelės. Kai spaudžiamas kampuotų pluoštų kryptis, kontaktinis plotas tarp kiekvienos mentelės ir objekto didėja, todėl padidėja sukibimo galia. Traukiant priešinga kryptimi sumažėja kontakto plotas ir sumažėja traukos jėgos, todėl gekono juosta, kaip ją vadina Sitti, gali būti atlaisvinta. Grupės klijai galėjo išlaikyti vieno kilogramo svorį, kai buvo daromas slėgis kampuotų pluoštų kryptimi. 300 gramų svorio traukimo priešinga kryptimi pakako, kad atlaisvintų juostos rankeną. Tyrėjai detalizavo savo rezultatus neseniai paskelbtame numeryje Mažas .
Kontroliuojamas lipnumas: Pirmame paveikslėlyje kampuotas polimerinis pluoštas išlaiko vieno kilogramo svorį viena kryptimi. Antrame paveikslėlyje parodyta, kaip 300 gramų svoris, traukiamas kita kryptimi, nutrūksta.
Klijai leis sukurti tvirtesnius ir efektyvesnius laipiojimo robotus ir kapsulinius robotus, sako Sitti, kuri abu kuria savo laboratorijoje.
Kiti tyrėjai, naudodami anglies nanovamzdelius, sugebėjo pasiekti daug didesnę lipnumo galią nei gekono. Nors standesni nanovamzdelių pluoštai gali stipriai priglusti prie sienos, jie sunkiau kabo ant lubų, sako Sitti ir priduria, kad jo klijai galėjo išlaikyti 500 gramų nuo lubų. Kitas svarbus Sitti naudojamų polimerinių pluoštų privalumas yra tai, kad jie yra lengvai keičiami gamybos metu ir yra ekonomiški, sako jis.
Sitti dabar komercializuoja šiuos kampuotus polimerinius pluoštus, skirtus naudoti sporto įrangoje ir odos klijuose, per savo startuolį nanoGriptech.
Antgalio dizainas yra įdomus, sako Limingas Dai, Deitono universiteto medžiagų inžinerijos profesorius, naudojęs anglies nanovamzdelius, kad pasiektų jėgą, 10 kartų stipresnę nei gekono pėdos. Vienintelis dalykas, naudojant polimerus, yra tai, kad antgalius galite lengvai pagaminti iš nanogaminių. Be to, tai pigu.
Tai aiškiai novatoriškas darbas, sako Džefris Karpas , Harvardo-MIT sveikatos mokslų skyriaus bioinžinierius, sukūręs vienkartinio naudojimo saugią medicininę gekono juostą. Bus įdomu sužinoti, ar šis procesas gali būti pritaikytas pramoniniam naudojimui, ar klijai geriau veikia drėgnomis sąlygomis – tai pagrindinis daugelio gekonus imituojančių klijų apribojimas.
Sitti sako, kad jo grupė planuoja grybo formos antgalius padengti medžiagomis, kad jie veiktų ir vandenyje. Tai gali būti svarbu medicinos reikmėms: tai gali užtikrinti, kad, pavyzdžiui, vaistų pleistrai nenuslystų, kai oda prakaituoja, sako Sitti.
Kiti iššūkiai išlieka. Šiuo metu antgaliai laikosi tik kelias valandas, kol atlaisvina rankeną. Ali Dhinojwala , Akrono universiteto profesorius, taip pat dirbantis su gekonų įkvėptais sukibimais, teigia, kad idealiu atveju klijai išsivalytų savaime, kad būtų galima juos naudoti vėl ir vėl.