Геконите са направо вдъхновяващи. Тези влечуги са не само сладки, цветни и умели в продажбата на автомобилни застраховки, но и тяхната супер-лепкавост озадачава хората от хилядолетия. Благодарение на лепливите крака и запалената манипулация на молекулните връзки, геконите са в състояние да изкачват вертикални стени с лекота и дори могат да висят с главата надолу. Сега техните лепкави крайници са вдъхновили ново устройство, което може да помогне (хора? Роботи? Бихте искали съществително тук) да вдигне и пусне нещата с превключвателя на светлината.
Свързано съдържание
- Сега човек може да разтърва стена точно като гекон
- Геконите могат да контролират движението на космите на пръстите на краката си
- Защо Geckos не се откъсва от мокри листа от джунглата или тавани на хотела
Невероятните сили на геконовите крака мистифицираха учените до преди около 15 години. Тогава учените научиха, че тези животни са експлоатирали сравнително слабата сила на Ван дер Ваалс, за да се придържат към повърхностите и да се отстраняват с лекота. За разлика от по-силната магнитна сила, силата на Ван дер Ваалс е резултат от дисбаланса в зарядите между различни молекули, създавайки слабо привличане. Използвайки милиони дребни косми на краката си - всяка от които може да се ориентира в определена посока и да бъде привлечена от силата на Van der Waals - геконите могат да създадат мощна, но и обратима адхезивна сила.
Преди пет години зоологът от университета в Кил Станислав Горб използва прозренията върху косата на гекон, за да създаде силиконова лента, толкова силна, че парче от 64 квадратни инча да може лесно да държи пълнолетен възрастен, окачен от тавана. За разлика от нормалната лента, тя също може да се отделя и да се прикрепя многократно, без да губи своята лепкавост. В края на 2015 г. работата на Горб помогна да доведе до комерсиализацията на „геко лента“. Въпреки че досега продуктът е намерил ограничена употреба, той може да бъде намерен в марка канадски панталони за конна езда, които да помогнат на ездачите да останат в седлата си, и е намерил ентусиазиран инвеститор в основателя на PayPal Питър Тил.
Но да разберем какво прави краката на геконите толкова лепкави, реши само половината проблем.
„Животните не само се закрепват, но и [отлепват], като използват тези адхезивни структури“, казва Емре Кизилкан, доктор на науките. студент, който изучава инженерство по материали в университета в Кил. Всичко, което трябва да направите, е да ъгъл на крака си или дори само самите косми по различен начин и стъпалото да се повдигне, например. Работейки под Горб, Кизилкан искал да замени мускулните движения, използвани от геконите, за да контролират своята лепкавост с някакъв „превключвател“, който хората лесно биха могли да експлоатират. Нейното решение: Светлина.
В края на краищата светлината е безплатен, чист източник на енергия, който може лесно да се контролира от разстояние. Това го прави „много подходящ за прецизна микроманипулация“, казва Кизилкан.
Използвайки вече наличната в търговската мрежа геко лента, Kizilkan прикрепи лентата към филм от течнокристални еластомери - вещество, направено от полимерни вериги, които се издължават, когато са изложени на ултравиолетова светлина. Удължението издърпва изкуствените косми от гекони в положение, в което те губят привличането си. След това лентата се отделя от всичко, към което е залепено, според статия, публикувана миналата седмица в списанието Science Robotics .
Когато е изложена на ултравиолетова светлина, молекулярната структура, използвана в устройството на изследователите, се преобразува, като огъва геко лентата от прикрепения елемент. (Emre Kizilkan и Jan Strueben / Science Robotics) Във видеоклипове, създадени от изследователите, тяхното „биоинспирирано микроконтролирано микроструктурирано транспортно устройство“ (BIPMTD) успя да вземе стъклени плочи и дори епруветки и да ги изпусне лесно, след като върху него свети UV светлина.
„Този материал може да свърши две неща заедно“, казва Кизилкан: както се придържаме, така и пускаме. Той предвижда светло активирана геко лента да бъде благодат за деликатната лабораторна работа, промишленото производство и евентуално дори за роботи, които да транспортират материали. Като само един пример, той може да бъде използван за пренасяне на токсични химикали в епруветка и безопасното им пускане в друга зона, без човешки ръце. Или може да позволи на някого да мащабира стена само с лента гекон и светлина. Спасителните роботи един ден могат да използват технологията, за да се качат в повредени сгради и да спасяват хора.
Сътрудникът Anne Staubitz, биохимик в университета в Бремен, се надява да работи в бъдеще върху модифицирането на BIPMTD за използване на по-дълги, по-малко вредни дължини на вълната на светлината и се надяваме напред в разработването на продукт в следващите няколко години.
Марк Cutkosky от университетския университет в Станфорд, който не е участвал в това изследване, припомня, че е видял сцепление, вдъхновено от геко, контролирано от магнитни, електростатични и други сили, но това е първото използване на светлината, което е видял. Въпреки че му харесва да вижда новата разработка и потенциалите, които тя носи, Cutkosky казва, че би искал да види повече тестове за издръжливостта на BIPMTD и колко добре може да достигне до големите сили и тежести, които биха били използвани в роботиката и производството.
Арън Парнес, изследовател на робототехническата лаборатория за реактивни двигатели на НАСА, помогна за проектирането на технология за захващане, вдъхновена от гекони, която астронавтите могат да използват за монтиране на сензори и да преминават през космически кораби без обемисти сбруи. Parness се съгласява с Cutkosky по предизвикателствата, които BIPMTD ще трябва да преодолее.
„Преди десет години всички смятахме, че създаването на материал, вдъхновен за гекони, е най-голямото предизвикателство - и беше много голямо предизвикателство - но през последните няколко години стана ясно, че механизмите, които използваме, за да се възползваме от вдъхновените от геконите Свойствата на материалите също са много голямо предизвикателство ", казва Парнес, която не е участвала в това изследване. "Това е друга система, чрез която можем да реализираме големия потенциал на гековете, вдъхновени от геконите."
