211service.com
Laipiojimo sienomis su anglies nanovamzdeliais
Mokslininkai sukūrė anglies nanovamzdelio pagrindu pagamintą juostą, kuri gali būti naudinga kuriant robotus, lipančius sienomis, ir specialias lipnias pirštines astronautams. Kitaip nei įprasta juosta, kuri ilgainiui praranda lipnumą, ši nauja medžiaga prilimpa kaip nuolatiniai klijai, tačiau ją galima nuimti ir panaudoti dar kartą. Jis taip pat gali prilipti prie įvairių medžiagų, įskaitant stiklą ir tefloną.
Tyrėjai pamėgdžiojo gekonų pėdų plaukus (vaizdas apačioje), augindami anglies nanovamzdelius ryšuliuose.
Medžiaga, kurią mokslininkai pavadino gekonų juostele, imituoja nano ir mikroskalų struktūras ant gekonų pėdų, kurios leidžia jiems greitai pakeisti sienas ir bėgti per lubas. Juosta yra daugkartinio naudojimo ir neišdžiūsta ir nenuslys nuo sienos, nes, skirtingai nei įprastoje juostoje, joje nenaudojami viskoelastingi klijai. Vietoj to, jame naudojami anglies nanovamzdeliai, kad būtų panaudotos mikroskopinės van der Waals jėgos, atsirandančios labai trumpais atstumais tarp paviršių. Nanovamzdelių ryšuliai atitinka menkiausius mikroskopinius paviršiaus pokyčius, lygiai taip pat, kaip nanoskopinių keratino pluoštų pluoštai, sudarantys gekonų pėdų plaukelius, leidžia jiems prisitaikyti prie sienų.
Kaip ir įprasta juosta, gekono juosta stipriai prilimpa, kai traukiama lygiagrečiai paviršiui; jis gali išlaikyti šiek tiek mažiau nei 10 svarų kvadratiniame centimetre. Tačiau juostą galima gana lengvai nulupti, kai traukiama statmenai paviršiui.
Didėjant nanoskalės medžiagų kontrolei, daugėjo grupių, kuriančių gekono juostos versijas. Tačiau naujoji juosta, kurią pagamino Akrono universiteto ir Rensselaerio politechnikos instituto (RPI) mokslininkai, yra daug tvirtesnė nei tos versijos ir gali išlaikyti keturis kartus didesnį svorį nei gekonų pėdos. Kiti mokslininkai anksčiau bandė naudoti anglies nanovamzdelius, iš dalies todėl, kad jie yra labai stiprūs ir gali atlaikyti daug aukštesnę temperatūrą nei plastikas, todėl būtų naudingi daugiau pritaikymų. Tačiau tie nanovamzdeliai buvo per kieti, kad būtų praktiški, sako Manojus Chaudhury , Lehigh universiteto chemijos inžinerijos profesorius, dirbęs panašiuose projektuose. Taigi Akron ir RPI tyrėjai modifikavo nanovamzdelius išnaudodami faktą, kad juos galima chemiškai auginti taip, kad būtų įvairaus skaičiaus sienelių. Tyrėjai rado pusiausvyrą tarp per daug sienų, dėl kurių nanovamzdeliai tampa per kieti, ir per mažai, todėl jie tampa silpni, sako Chaudhury.
Multimedija
Peržiūrėkite skaidrių demonstraciją apie technologiją.
Kad juosta būtų dar tvirtesnė ir išliktų lankstesnė, tyrėjai paėmė gekonų antgalį. Jie augino nanovamzdelius skirtingais ryšuliais, panašiai kaip pluoštų ryšuliai, sudarantys gekonų pėdų plaukus. Nanovamzdeliai gaminami veikiant katalizatorius angliavandenilių žaliavoms: palaipsniui anglis kaupiasi ant katalizatorių savita atomine tvarka, kuri sudaro vamzdelius. Tyrėjai nanovamzdelius augino ryšuliuose, nusodindami katalizatoriaus medžiagą atskirų kvadratų pavidalu. Tada jie perkėlė šiuos nanovamzdelių ryšulius į lankstų plastiką, kad pagamintų juostą.
Juostą dar galima patobulinti įvairiais būdais. Šiuo metu norint pasiekti gerą nanovamzdelių ir paviršiaus kontaktą, reikia didelio slėgio, sako Metin Sitti , Carnegie Mellon universiteto mechanikos inžinerijos profesorius, kuriantis panašias medžiagas. Chaudhury sako, kad galų gale būtų puiku turėti medžiagą, kuri prilimpa su nedideliu spaudimu arba be jo, ypač skirtą naudoti su laipiojimo ant sienos robotais. Ali Dhinojwala , Akrono universiteto polimerų mokslo profesorius, vadovavęs darbui, teigia, kad tvirtinimo slėgis gali būti sumažintas, pavyzdžiui, suminkštinant juostos pagrindą.
Tyrėjai taip pat nori padaryti juostą tvirtesnę. Šiuo metu, kai traukiama lygiagrečiai paviršiui, juosta atsipalaiduoja ne todėl, kad nuo paviršiaus atsiskiria anglies nanovamzdeliai, o todėl, kad patys nanovamzdeliai lūžta. Šiuo metu mokslininkai ieško įvairių būdų, kaip sustiprinti nanovamzdelius, kad būtų galima pasinaudoti šiuo stipriu sukibimu. Jie taip pat stengiasi, kad juostą būtų galima pakartotinai naudoti tūkstančius kartų, o ne dešimtis kartų dabar. Kad pasiektų šį tikslą, Dhinojwala ir jo komanda turės padaryti juostą savaime nusivalančią, kaip gekono pėdas.
Norėdami komercializuoti juostą, mokslininkai taip pat turės padaryti didesnius juostos lopinėlius. Iki šiol jie gamino tik daug mažesnius nei cento juostos gabalus.