Гекконы обладают невероятной способностью прилипать к вертикальным поверхностям, и ученые пытаются воспроизвести эту способность в синтетических материалах. Исследователи из Кильского университета в Германии разработали такой материал с помощью легких зажимов, и роботы будущего могут быть оснащены способностью геккона ползать по стенам.
Исследовательская группа во главе с биологом Эмре Кызылканом взяла идею ящерицы и разработала многослойное вещество, которое может переходить из неадгезивного состояния в адгезивное состояние при вспышке ультрафиолетового света. Команда стремится создать устройство, которое будет имитировать способность отслеживания рептилий перемещаться практически по любому типу поверхности в любом направлении.
Исследователь материалов Эмре Кизилкан (Emre Kizilkan) проверяет, насколько сильно композитный материал прилипает к объектам при освещении ультрафиолетовым излучениемИсточник: Кильский университет.
В отличие от многих других рептилий, геккон не зависит от липких выделений присосок из-за его способности прилипать. Наноструктуры в форме шпателя в лапке геккона дают возможность ползти вверх дном на горизонтальных поверхностях. Движения ног рептилии придают абсолютную силу нановолокнам и переключаются между липким и неадгезивным состояниями с сокращением мышц. Геккон, снабженный нановолокном, прилипает к поверхностям с микроскопическими дефектами при несомненной помощи сил Ван дер Воллса.
Силы Ван дер Уолла являются довольно слабыми силами по сравнению с ковалентными и ионными связями, которые удерживают атомы и молекулы вместе, но животное использует эти силы с тысячами крошечных волокон. Профессор машиностроения в Орегонском государственном университете П. Алекс Греани говорит: «Силы Ван-дер-Ваальса являются самым слабым типом межатомных сил, которые мы имеем. Удивительно, что гекконы могут использовать эту действительно слабую силу ».
Исследование Кизилкана опубликовано в журнале. Робототехника представляет собой «биодоступное фотоуправляемое микроструктурированное транспортное устройство» или BIPMTD, и в документе говорится:
«Стимул, который позволяет поверхности переходить из адгезивного состояния в неадгезивное состояние или наоборот, может быть механическим, магнитным или термическим. В дополнение к этому, свет является стимулом, который можно контролировать очень быстро и точно. […] очень привлекательный стимул для развития биоинспирированных адгезивных систем фотореспондента “.
BIPMTD копирует многослойную структуру стопы геккона. Микроструктуры адгезивных грибов, встроенные в полидиметилсилоксан, образуют верхний адгезивный слой. Второй слой азобензолсодержащих жидких кристаллов контролирует адгезивный слой, поскольку азобензол реагирует на свет. Этот жидкокристаллический слой герметизируется снизу другим слоем полидиметилсилоксана.
Микроструктура грибовидной формы, которая становится видимой под сканирующим электронным микроскопом.Источник: Кильский университет.
Когда применяется ультрафиолетовый свет, он изменяет молекулярный размер азобензола, изменяя кривую материала, заставляя его отслаиваться от поверхности. Когда источник ультрафиолетового света выключен, кристаллы возвращаются к своей первоначальной форме, в результате чего материал становится липким. Серия испытаний показала, что материал поднимает, перемещает и выпускает такие предметы, как предметное стекло, сфера и пластиковая трубка Эппендорфа.
При освещении ультрафиолетом изящный материал с клейкой поверхностью изгибается. Таким образом, вы можете поднимать, транспортировать и размещать плоские и трехмерные объекты (здесь, стеклянный шар диаметром 1 миллиметр)Источник: Кильский университет.
Применение материала может быть увеличено во много раз, регулируя его, чтобы по-разному реагировать на различные уровни интенсивности УФ. Вы хотите, чтобы роботы ползали до потолка вашей комнаты? Возможно нет. Но, насколько это возможно, ученые будут изучать возможности, которые материал может предложить.
Источник: Кильский университет
