Geckos jsou naprosto inspirativní. Nejen, že tito plazi jsou roztomilí, barevní a zběhlí v prodeji pojištění vozidel, ale jejich super-lepivost lidi po tisíciletí matoucí. Díky adhezivním nohám a intenzivní manipulaci s molekulárními vazbami jsou gekoni schopni snadno stoupat na svislé stěny a mohou dokonce viset vzhůru nohama z povrchů. Nyní jejich lepkavé končetiny inspirovaly nové zařízení, které by mohlo pomoci (lidé? Roboti? Chtěli byste zde podstatné jméno) vyzvednout a upustit věci pomocí spínače světla.
Související obsah
- Nyní může člověk vyšplhat po zdi stejně jako Gecko
- Geckos mohou ovládat pohyb jejich prstů na nohou
- Proč Geckos neklouzává z listů mokré džungle nebo stropů hotelu
Obrovské síly gekonů mají mystikovaných vědců asi před 15 lety. Tehdy se vědci dozvěděli, že tato zvířata využila relativně slabou Van der Waalsovu sílu, aby se snadno přilepila na povrch a snadno se odstranila. Na rozdíl od silnější magnetické síly, Van der Waalsova síla vyplývá z nerovnováhy v náboji mezi různými molekulami, což vytváří volnou přitažlivost. Díky použití milionů drobných chlupů na nohou - z nichž každý se může orientovat určitým směrem a přitahovat silou Van der Waalsovy síly - mohou gekoni vytvořit silnou, ale také reverzibilní adhezivní sílu.
Před pěti lety použil zoolog Kiel University Stanislav Gorb pohledy na vlasy gekonu a vytvořil silikonovou pásku tak silnou, že její část o rozměrech 64 čtverečních palců byla schopna snadno držet dospělého v plné velikosti visícího na stropě. Na rozdíl od běžné pásky ji lze také několikrát oddělit a znovu připojit bez ztráty lepivosti. Na konci roku 2015 pomohla Gorbova práce vést k komercializaci „pásky gekonu“. Přestože produkt dosud našel omezené použití, lze jej najít ve značce kanadských jezdeckých kalhot, které pomáhají jezdcům zůstat v sedlech, a našel nadšeného investora v zakladateli PayPal Peter Thiel.
Ale přijít na to, co způsobilo, že gekoničky tak lepkavé, vyřešilo pouze polovinu problému.
„Zvířata se nepřipevňují, ale také [oddělují] pomocí těchto adhezivních struktur, “ říká Emre Kizilkan, Ph.D. student studuje materiálové inženýrství na Kiel University. Vše, co musí gekoni udělat, je naklonit nohu nebo dokonce jen samotné vlasy jinak a noha se například zvedne. Kizilkan, který pracoval pod Gorbem, chtěl nahradit svalové pohyby používané gekony k ovládání jejich lepivosti nějakým „přepínačem“, který by lidé mohli snadno využít. Její řešení: Light.
Koneckonců, světlo je volný, čistý zdroj energie, který lze snadno ovládat z dálky. Díky tomu je „velmi vhodný pro přesnou mikromanipulaci, “ říká Kizilkan.
Pomocí již komerčně dostupné gekonové pásky připojil Kizilkan pásku k filmu tekutých krystalických elastomerů - látky vyrobené z polymerních řetězců, které se při vystavení ultrafialovému světlu protáhly. Prodloužení táhne vlasy z umělých gekonek do polohy, kde ztratí přitažlivost. Podle článku publikovaného minulý týden v časopise Science Robotics se páska odděluje od všeho, na co se drží.
Když je vystavena UV světlu, molekulární struktura použitá ve výzkumném zařízení se přetváří a ohýbá gekonovou pásku z připojeného předmětu. (Emre Kizilkan a Jan Strueben / Science Robotics) Ve videích vytvořených vědci jejich „bioinspirované fotořaditelné mikrostrukturované transportní zařízení“ (BIPMTD) dokázalo vyzvednout skleněné destičky a dokonce zkumavky a snadno je spadnout poté, co na ně UV zářilo.
"Tento materiál může dělat dvě věci dohromady, " říká Kizilkan: držet i uvolňovat. Představuje si, že páska gekonu aktivovaná světlem je požehnáním pro choulostivou laboratorní práci, průmyslovou výrobu a možná i pro roboty k přepravě materiálů. Jako jediný příklad lze použít k přepravě toxických chemikálií ve zkumavce a bezpečnému pádu do jiné oblasti bez zásahu lidských rukou. Nebo by to mohlo dovolit někomu, aby změnil měřítko zdi pouze pomocí pásky gecko a světla. Záchranní roboti mohli jednoho dne pomocí této technologie vylézt do poškozených budov a zachránit lidi.
Spolupracovník Anne Staubitz, biochemik na Brémské univerzitě, doufá, že v budoucnu bude pracovat na úpravě BIPMTD tak, aby používala delší, méně škodlivé vlnové délky světla, a doufejme, že v příštích několika letech pokročíme ve vývoji produktu.
Technický vědec Stanfordské univerzity Mark Cutkosky, který se tohoto výzkumu nezúčastnil, připomíná, že adheze inspirovaná gekonem je řízena magnetickými, elektrostatickými a jinými silami, ale toto je první použití světla, které viděl. I když rád vidí nový vývoj a potenciály, které přináší, Cutkosky říká, že by rád viděl více testů trvanlivosti BIPMTD a jak dobře se může přizpůsobit velkým silám a hmotnostem, které by byly použity v robotice a výrobě.
Aaron Parness, výzkumný pracovník robotické laboratoře NASA Jet Propulsion Laboratory, pomohl navrhnout technologii úchopů inspirovanou gecko, kterou by mohli astronauti použít k namontování senzorů a procházení vesmírnou lodí bez objemných postrojů. Parness souhlasí s Cutkoskim v otázkách, které by BIPMTD muselo překonat.
„Před deseti lety jsme si všichni mysleli, že výroba materiálu inspirovaného gekonem byla největší výzvou - a byla to velmi velká výzva - ale v posledních několika letech se ukázalo, že mechanismy, které využíváme, abychom využili výhody gecko inspirovaného vlastnosti materiálů jsou také velmi velkou výzvou, “říká Parness, který se tohoto výzkumu nezúčastnil. "Je to další systém, pomocí kterého můžeme realizovat obrovský potenciál lepidel inspirovaných gecko."
