Οι γκέκο είναι εντελώς εμπνευσμένοι. Δεν είναι μόνο αυτά τα ερπετά χαριτωμένα, πολύχρωμα και έμπειρα στην πώληση αυτοκινήτων ασφάλισης-αλλά η υπερ-κολλητική τους έχει ενοχλεί τους ανθρώπους για χιλιετίες. Χάρη στα αυτοκόλλητα πόδια και την έντονη χειραγώγηση των μοριακών δεσμών, οι γεγκοί είναι σε θέση να ανέβουν κατακόρυφα στους τοίχους με ευκολία και μπορούν να κρεμάσουν ανάποδα από τις επιφάνειες. Τώρα, τα κολλώδη άκρα τους έχουν εμπνεύσει μια νέα συσκευή που θα μπορούσε να βοηθήσει (Οι άνθρωποι - Ρομπότ; Θα θέλατε ένα ουσιαστικό εδώ) να σηκώνουν και να ρίχνουν τα πράγματα με το διακόπτη ενός φωτός.
σχετικό περιεχόμενο
- Τώρα ένα πρόσωπο μπορεί να αγωνιστεί σε έναν τοίχο ακριβώς όπως ένα Gecko
- Οι γκέδες μπορούν να ελέγξουν την κίνηση των κνημών τους
- Γιατί οι γκέκοι δεν κολλάνε τα φύλλα ζεστού ζούγκλας ή τα ανώτατα όρια του ξενοδοχείου
Οι τεράστιες δυνάμεις των ποδιών του gecko μυστικοποίησαν τους επιστήμονες πριν από περίπου 15 χρόνια. Τότε οι ερευνητές έμαθαν ότι αυτά τα ζώα εκμεταλλεύονταν τη σχετικά ασθενή δύναμη Van der Waals για να προσκολληθούν στις επιφάνειες και να απομακρυνθούν με ευκολία. Σε αντίθεση με μια ισχυρότερη μαγνητική δύναμη, η δύναμη Van der Waals προκύπτει από την ανισορροπία των φορτίων μεταξύ των διαφορετικών μορίων, δημιουργώντας μια χαλαρή έλξη. Με τη χρήση εκατομμυρίων μικροσκοπικών τριχών στα πόδια τους - καθένα από τα οποία μπορεί να προσανατολιστεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και να προσελκύεται από τους βανδέρους δύναμης-geckos του Van der Waals μπορεί να δημιουργήσει μια ισχυρή αλλά και αναστρέψιμη δύναμη συγκόλλησης.
Πριν από πέντε χρόνια, ο ζωολόγος του Πανεπιστημίου του Κιέλ, Στάνισλαβ Γκόρμ, χρησιμοποίησε τις ιδέες για τα μαλλιά του gecko για να δημιουργήσει μια ταινία σιλικόνης τόσο ισχυρή ώστε ένα κομμάτι 64 τετραγωνικών ιντσών ήταν σε θέση να κρατήσει εύκολα έναν ενήλικα πλήρους μεγέθους που κρέμεται από μια οροφή. Σε αντίθεση με την κανονική ταινία, θα μπορούσε επίσης να αποσυνδεθεί και να επανασυνδεθεί πολλές φορές χωρίς να χάσει την κολλητικότητα του. Στα τέλη του 2015, η εργασία του Gorb βοήθησε να οδηγήσει στην εμπορευματοποίηση της "ταινίας gecko". Αν και το προϊόν έχει βρει περιορισμένη χρήση μέχρι στιγμής, μπορεί να βρεθεί σε μια μάρκα καναδικών παντελόνι ιππασίας για να βοηθήσει τους αναβάτες να παραμείνουν στις σέλες τους και έχει βρει έναν ενθουσιώδη επενδυτή στον ιδρυτή του PayPal Peter Thiel.
Αλλά κατανοώντας τι έκανε τα πόδια του gecko τόσο κολλώδη λύσει μόνο το μισό πρόβλημα.
"Τα ζώα όχι μόνο προσκολλώνται, αλλά και [αποσυνδέονται] χρησιμοποιώντας αυτές τις συγκολλητικές δομές", λέει ο Emre Kizilkan, Ph.D. φοιτητής που σπουδάζει μηχανική υλικών στο πανεπιστήμιο του Kiel. Όλοι οι geckos πρέπει να κάνουν είναι να γωνία το πόδι τους ή ακόμα και μόνο οι τρίχες τους διαφορετικά και το πόδι θα απομακρυνθεί, για παράδειγμα. Εργάζοντας κάτω από τον Gorb, ο Kizilkan ήθελε να αντικαταστήσει τις μυϊκές κινήσεις που χρησιμοποιήθηκαν από τους γκέκο για να ελέγξουν την επιδερμίδα τους με κάποιο είδος «διακόπτη» που οι άνθρωποι θα μπορούσαν εύκολα να εκμεταλλευτούν. Η λύση της: Φως.
Μετά από όλα, το φως είναι μια ελεύθερη, καθαρή πηγή ενέργειας που μπορεί εύκολα να ελεγχθεί από απόσταση. Αυτό το καθιστά "πολύ κατάλληλο για ακριβή μικροδιακόσμηση", λέει ο Kizilkan.
Χρησιμοποιώντας την ήδη διαθέσιμη στο εμπόριο ταινία gecko, η Kizilkan προσάρμοσε την ταινία σε μια μεμβράνη από υγρά κρυσταλλικά ελαστομερή - μια ουσία κατασκευασμένη από πολυμερείς αλυσίδες που επιμηκύνονται όταν εκτίθενται σε υπεριώδες φως. Η επιμήκυνση τραβάει τις τεχνητές τρίχες ταινιών gecko σε μια θέση όπου χάνουν την έλξη τους. Η ταινία στη συνέχεια αποσπάται από ό, τι ήταν κολλήσει, σύμφωνα με ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στο περιοδικό Science Robotics .
Όταν εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία, η μοριακή δομή που χρησιμοποιείται στη συσκευή των ερευνητών αναδιαμορφώνεται, λυγίζοντας την ταινία gecko από το συνημμένο αντικείμενο. (Emre Kizilkan και Jan Strueben / Επιστημονική Ρομποτική) Σε βίντεο που δημιουργήθηκαν από τους ερευνητές, η "βιοσυσσωρεύσιμη φωτοεξοπλισμένη μικροδομημένη συσκευή μεταφοράς" (BIPMTD) μπόρεσε να παραλάβει γυάλινες πλάκες και ακόμη και δοκιμαστικούς σωλήνες και να τις ρίξει εύκολα μετά την ανάφλεξη ενός υπεριώδους φωτός.
"Αυτό το υλικό μπορεί να κάνει δύο πράγματα μαζί, " Kizilkan λέει: τόσο ραβδί και απελευθέρωση. Θεωρεί ότι η ταινία gecko που ενεργοποιείται με φωτισμό είναι ευνοϊκή για την ευαίσθητη εργαστηριακή εργασία, τη βιομηχανική παραγωγή και ίσως ακόμη και για τα ρομπότ για τη μεταφορά υλικών. Όπως ένα μόνο παράδειγμα, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά τοξικών χημικών ουσιών σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και να τα ρίξει με ασφάλεια σε άλλη περιοχή χωρίς να έχουν εμπλακεί ανθρώπινα χέρια. Ή, θα μπορούσε να επιτρέψει σε κάποιον να κλιμακώσει έναν τοίχο με μόνο ταινία gecko και ένα φως. Τα ρομπότ διάσωσης θα μπορούσαν μία μέρα να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία για να ανέβουν σε κατεστραμμένα κτίρια και να σώσουν τους ανθρώπους.
Η συνεργάτης Anne Staubitz, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης, ελπίζει να εργαστεί στο μέλλον για να τροποποιήσει το BIPMTD ώστε να χρησιμοποιήσει μακρύτερα και λιγότερο επιβλαβή μήκη κύματος φωτός και ελπίζουμε να προχωρήσουμε στην ανάπτυξη ενός προϊόντος τα επόμενα χρόνια.
Ο ερευνητής της μηχανικής του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ, Mark Cutkosky, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα, υπενθυμίζει ότι βλέπουμε προσκόλληση εμπνευσμένη από το gecko που ελέγχεται από μαγνητικές, ηλεκτροστατικές και άλλες δυνάμεις, αλλά αυτή είναι η πρώτη χρήση του φωτός που έχει δει. Ενώ του αρέσει να βλέπει τη νέα εξέλιξη και τις δυνατότητες που φέρνει, ο Cutkosky λέει ότι θα ήθελε να δει περισσότερες δοκιμές για την ανθεκτικότητα του BIPMTD και πόσο καλά μπορεί να κλιμακωθεί μέχρι τις μεγάλες δυνάμεις και βάρη που θα χρησιμοποιηθούν στη ρομποτική και την κατασκευή.
Ο Aaron Parness, ερευνητής ρομποτικής του εργαστηρίου NASA Jet Propulsion, βοήθησε στη σχεδίαση τεχνολογίας πιασάρων που εμπνεύστηκε από τον gecko που οι αστροναύτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για να τοποθετήσουν αισθητήρες και να περπατήσουν διαστημικά σκάφη χωρίς ογκώδεις ιμάντες. Η Parness συμφωνεί με τον Cutkosky σχετικά με τις προκλήσεις που θα χρειαστεί να ξεπεράσει η BIPMTD.
"Πριν από δέκα χρόνια, όλοι θεωρήσαμε ότι η δημιουργία του υλικού που ήταν εμπνευσμένο από το gecko ήταν η μεγαλύτερη πρόκληση - και ήταν μια πολύ μεγάλη πρόκληση - αλλά τα τελευταία χρόνια έχει καταστεί σαφές ότι οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούμε για να εκμεταλλευτούμε την εμπνευσμένη από το gecko οι ιδιότητες των υλικών αποτελούν επίσης μια πολύ μεγάλη πρόκληση », λέει ο Parness, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα. "Είναι ένα άλλο σύστημα με το οποίο μπορούμε να συνειδητοποιήσουμε τις μεγάλες δυνατότητες των συγκολλητικών που εμπνέονται από το gecko".
