Geckod on lausa inspireerivad. Need roomajad pole mitte ainult armsad, värvikad ja vilunud autokindlustuse müümisel, vaid ka nende üliliikumine on inimesi tuhandeid aastaid hämmingus olnud. Tänu kleepuvatele jalgadele ja intensiivsele molekulaarsidemetega manipuleerimisele suudavad gekotid hõlpsalt vertikaalsetele seintele ronida ja võivad isegi pindadest tagurpidi rippuda. Nüüd on nende kleepuvad jäsemed inspireerinud uut seadet, mis võiks aidata (inimestel? Robotid? Siin tahaks nimisõna) valguse lülitiga asju üles korjata ja maha lasta.
Seotud sisu
- Nüüd saab inimene seina niimoodi kraapida, nagu geko
- Gekodel on võimalik kontrollida oma varvaste juuste liikumist
- Miks gekodel ei libisege märja džunglilehe või hotelli lakke
Gecko jalgade uhked jõud on teadlasi müstifitseerinud umbes 15 aastat tagasi. Siis said teadlased teada, et need loomad kasutasid ära suhteliselt nõrka Van der Waalsi jõudu, et end pinnale kleepida ja end kerge vaevaga eemaldada. Erinevalt tugevamast magnetjõust tuleneb Van der Waalsi jõud erinevate molekulide vahelise laengu tasakaalustamatusest, luues lahtise tõmbejõu. Kasutades jalgadel miljoneid minikarva juukseid - millest igaüks saab kindlas suunas orienteeruda ja mida Van der Waalsi jõud meelitab -, võivad gekod luua tugeva, kuid ka pöörduva kleepumisjõu.
Viis aastat tagasi kasutas Kieli ülikooli zooloog Stanislav Gorb gekojuustele tehtud teadmisi silikoonteibi loomiseks, mis oli nii tugev, et sellest 64-ruutmeetrine tükk suutis hõlpsasti laes rippuvat täismõõdus täiskasvanut. Erinevalt tavalisest lindist võiks selle ka mitu korda lahti võtta ja uuesti kinnitada, ilma et see kleepuvust kaotaks. 2015. aasta lõpus aitas Gorbi töö kaasa "gekkolindi" turustamisele. Ehkki toodet on seni piiratud kasutusega, võib seda leida Kanada ratsutamispükste kaubamärgist, mis aitab ratturitel sadulates püsida, ning selle on leidnud entusiastlik investor PayPali asutajast Peter Thielist.
Kuid nuputades, mis tegi gekojalgadest nii kleepuva, lahendati vaid pool probleemi.
"Loomad mitte ainult ei kinnitu, vaid ka eralduvad [kasutades] neid liimstruktuure, " ütleb Ph.D. Emre Kizilkan. Kieli ülikoolis materjalitehnikat õppiv tudeng. Kõik gekod, mida peate tegema, peavad oma jalga või isegi ainult juukseid erinevalt nurga all kallutama ja näiteks jalg tõuseb eemale. Töötades Gorbi all, soovis Kizilkan asendada gekode poolt kasutatavad lihasliigutused oma kleepumise kontrollimiseks mingi „lülitiga”, mida inimesed saaksid hõlpsasti ära kasutada. Tema lahendus: Valgus.
Lõppude lõpuks on valgus tasuta puhas energiaallikas, mida saab eemalt hõlpsalt juhtida. See muudab selle "väga sobivaks täpseks mikromanipulatsiooniks", ütleb Kizilkan.
Kasutades juba müügil olevat gekkolinti, kinnitas Kizilkan lindi vedelate kristalliliste elastomeeride kilele - ainele, mis on valmistatud polümeeri ahelatest, mis venivad ultraviolettvalguse käes. Pikkus tõmbab kunstliku gekolindi karvad asendisse, kus nad kaotavad oma atraktiivsuse. Eelmisel nädalal ajakirjas Science Robotics avaldatud artikli kohaselt eraldub lint siis kõigest, kuhu ta kleepus .
UV-valgusega kokkupuutel kujundab teadlaste seadmes kasutatav molekulaarstruktuur end ümber, painutades geko-teibi kinnitatud esemest lahti. (Emre Kizilkan ja Jan Strueben / teadusrobootika) Teadlaste loodud videote puhul suutis nende "biopihustatud fotokontrollitav mikrostruktureeritud transpordiseade" (BIPMTD) korjata klaasplaate ja isegi katseklaase ning neid kergelt maha visata pärast sellele paistvat ultraviolettvalgust.
"Selle materjaliga saab koos teha kahte asja, " ütleb Kizilkan: mõlemad kleepuvad ja vabastavad. Ta arvab, et valgusega aktiveeritav gekolint on kasulik õrnadele laboritöödele, tööstuslikule tootmisele ja võib-olla isegi robotitele materjalide transportimiseks. Ainult ühe näitena võiks seda kasutada mürgiste kemikaalide kandmiseks katseklaasis ja nende ohutuks laskmiseks teise piirkonda ilma inimeste käteta. Või võib see lubada kellelgi seina skaleerida ainult gekkoteibi ja valgusega. Päästerobotid võiksid ühel päeval seda tehnoloogiat kasutada kahjustatud hoonetesse ronimiseks ja inimeste päästmiseks.
Bremeni ülikooli biokeemik Anne Staubitz loodab tulevikus teha tööd BIPMTD muutmiseks, et kasutada pikemat, vähem kahjulikku valguse lainepikkust, ja loodetavasti liikuda järgmise paari aasta jooksul edasi toote arendamisel.
Stanfordi ülikooli inseneriteadlane Mark Cutkosky, kes selle uurimistööga ei tegelenud, tuletab meelde geko-inspireeritud adhesiooni nägemist, mida juhivad magnetilised, elektrostaatilised ja muud jõud, kuid see on esimene valguse kasutamine, mida ta on näinud. Ehkki talle meeldib näha uut arengut ja sellega kaasnevaid võimalusi, tahaks Cutkosky näha rohkem BIPMTD vastupidavuse katseid ja seda, kui hästi suudab see skaleerida suuri jõude ja raskusi, mida kasutataks robootikas ja tootmises.
NASA reaktiivmootorite laboratooriumi robotiteadlane Aaron Parness on aidanud kujundada gekodest inspireeritud haardetehnoloogiat, mida astronaudid saaksid kasutada andurite paigaldamiseks ja kosmoselaevade kaudu kõndimiseks ilma suuremahuliste rakmeteta. Parness nõustub Cutkoskyga väljakutsetes, millest BIPMTD peaks üle saama.
"Kümme aastat tagasi arvasime kõik, et gekodest inspireeritud materjali valmistamine on suurim väljakutse - ja see oli väga suur väljakutse -, kuid viimastel aastatel on selgeks saanud, et mehhanismid, mida me geko-inspireeritud eeliste ärakasutamiseks kasutame materjalide omadused on samuti väga suur väljakutse, "ütleb Parness, kes selle uuringuga ei tegelenud. "See on veel üks süsteem, mille abil saame mõista gekodest inspireeritud liimide suurt potentsiaali."
