Odnóża chrząszczy źródłem pomysłu na suchy materiał wiążący

Odnóża chrząszczy źródłem pomysłu na suchy materiał wiążący: artykuł nr 3604

2006-10-25 14:47:24 Ciekawostki

Niemieccy naukowcy zaczerpnęli pomysł ze świata przyrody, tworząc suchy materiał wiążący, który przykleja się do najgładszych powierzchni. Od dawna ludzie zachwycali się umiejętnością stworzeń, takich jak owady i niektóre jaszczurki, polegającą na wspinaniu się po pionowych ścianach, a nawet na chodzeniu po suficie, bez ryzyka odpadnięcia. Ostatnio badania wykazały, że zwierzęta te zawdzięczają swoją "przylepność" obecności wyjątkowo cienkich włosków na odnóżach, optymalizujących kontakt z podłożem.

Wiele osób podejmowało próby odtworzenia tych układów, lecz uzyskane do tej pory sztuczne materiały miały ograniczony cykl życia i nie były po prostu tak lepkie, jak ich wersje naturalne.

Teraz naukowcy z Instytutu Badań nad Metalami Maksa Plancka oraz z Gottlieb Binder, firmy specjalizującej się w systemach zamocowań, z dobrym skutkiem wyprodukowali materiał wiążący, którego mikrostruktura nawiązuje do mikrostruktury części spodniej odnóży owadów. Wyniki ich badań ogłoszono we wczesnym wydaniu elektronicznym "Journal of the Royal Society Interface".

W tym przypadku owadami, o których mowa, były chrząszcze z rodziny Chrysomelidae (stonkowatych), o których wiadomo, że są biegłe w sztuce przylegania do bardzo gładkich powierzchni.

"Włoski" nowego materiału przypominają maleńkie grzybki, cienka płytka o średnicy 40 mikrometrów osadzona jest na słupku o wysokości 100 mikrometrów, który ma solidną podstawę, lecz wąską szyjkę. "Grzybki" te tworzą sześciokąt na powierzchni materiału.

Materiał wykonano wlewając mieszaninę polimerów do formy i odczekano, aż się zwiąże, następnie ostrożnie usunięto go z formy. Zdaniem badaczy utworzenie formy, z jej delikatną mikrostrukturą, było niewiarygodnie ambitnym zadaniem i bliższe szczegóły na temat tego procesu stanowią ściśle chronioną tajemnicę. Trudne było także wykonanie mieszaniny polimerów; mieszaniny o zbyt dużej płynności po prostu wylewały się z formy, podczas gdy mieszaniny o zbyt dużej kleistości, nie były w stanie przeniknąć w drobną mikrostrukturę.

Olbrzymia liczba testów pokazała, że pięć centymetrów kwadratowych tego materiału jest w stanie przyklejać przedmioty o wadze do 100 gramów do gładkiej ściany. Materiał można stosować kilka razy bez utraty przyczepności, a jeżeli się ubrudzi, wystarczy po prostu przemyć go wodą z mydłem, aby przywrócić jego właściwości adhezyjne. Ponadto po jego usunięciu z jakiejś powierzchni nie pozostają widoczne ślady.

Materiał nie sprawdza się równie dobrze na bardziej chropowatych podłożach, co naukowców nie dziwi. - Owady również mają trudności z chodzeniem po powierzchniach, które są nieco chropowate - wyjaśnił kierownik projektu Stanislav Gorb z Towarzystwa im. Maksa Plancka. - Jest to zasadniczy problem mechanizmu przyczepności.

Badacze uważają, że na sukces ich systemu złożyło się wiele czynników. Cienka płytka na czubku "grzybka" jest wystarczająco elastyczna, aby nawiązać solidny kontakt z podłożem, nawet w sytuacji, gdy występują tam małe drobiny brudu. Tymczasem większe cząsteczki potrafią wsunąć się w przestrzeń pomiędzy słupki, gdzie nie mają wpływu na zdolność płytek do przylegania do podłoża. Cienka szyjka słupka również daje elastyczność w zetknięciu się z nierównymi podłożami. Uszkodzone słupki wreszcie nie zmieniają skuteczności słupków sąsiednich.

Naukowcy określają swoje dzieło jako "istotny krok w kierunku opracowania przemysłowego suchego kleju." Nowy materiał można stosować w taśmie ochronnej dla delikatnych powierzchni szklanych lub w podkładkach wielokrotnego użytku do mocowania niewielkich przedmiotów na gładkich powierzchniach. Został już przymocowany do podstawy robota 120, który następnie mógł chodzić po pionowej ścianie ze szkła.

Badacze planują obecnie poprawienie "przylepności" materiału poprzez doskonalenie jego struktury.

Więcej informacji na stronie internetowej:
http://www.mpg.de/portal/index.html
http://www.journals.royalsoc.ac.uk/

Źródło danych: Na podstawie informacji przekazanych przez Instytut Maksa Plancka/CORDIS



Następna strona

Poprzednia strona

Wybrane wiadomości z ciekawostek