В «Журнале прикладной физики» от AIP Publishing из Университета штата Орегон (OSU) исследователи описывают свою работу по изучению тонкостей механизма системы адгезии гекконов.«Еще со времен древних греков люди задавались вопросом, как гекконы могут прилипать к стенам — даже Архимед, как известно, задумывался над этой проблемой», — сказал Алекс Грини, соавтор и доцент кафедры инженерии в ОГУ. «Лишь совсем недавно, в 2000 году, Келлар Отем и его коллеги недвусмысленно доказали, что гекконы прилипают, используя силы Ван-дер-Ваальса».
Силы Ван-дер-Ваальса — это силы слабого атомистического уровня, «но гекконы могут использовать их в своих интересах из-за замечательной системы разветвленных волосков, называемых« щетинками »на их пальцах ног», — объяснил Грини. «Эти щетинки и их иерархия могут деформироваться, вступая в тесный контакт даже с очень шероховатыми поверхностями, в результате чего возникают миллионы точек контакта, каждая из которых способна нести небольшую нагрузку».Гекконы, а также пауки и насекомые независимо развили один и тот же механизм адгезионной системы и используют его в течение миллионов лет.«Понимание тонкостей процесса включения и выключения липкости является новаторским, — сказал Грини. «Используя математическое моделирование, мы нашли простой, но гениальный механизм, позволяющий геккону переключаться между липкими или нет. Ноги геккона по умолчанию не липкие, и эта липкость активируется с помощью небольшого сдвига. сила.
Адгезию гекконов можно рассматривать как противоположность трения ".Грини и его коллеги также обнаружили, что весь процесс довольно тонкий, поэтому существует синергетическая комбинация угла, гибкости и растяжимости волосков, которая приводит к невероятно прочному и прочному прилипанию — но все же позволяет гекконам отклеиваться без затрат энергии.Итак, какие приложения позволят получить эти результаты? В течение последних 10 лет многие исследователи пытались создать «синтетические сухие адгезивы», имитирующие геккона.
Фактически, эти типы клея уже используются в альпинистских роботах, которые могут искать выживших в обломках землетрясений.Одним из направлений работы команды будет улучшение этих синтетических клеев. «Хотя мы не представляем себе липких перчаток« Миссия невыполнима », которые вдохновлены концепцией адгезии гекконов или основаны на ней, мы предполагаем, что в будущем роботы будут использовать адгезию гекконов в экстремальных условиях», — сказал Грини.Что дальше? «Одна из действительно интересных вещей, которые мы обнаружили, — это то, что сетка может поглощать большое количество энергии, но также может восстанавливать ее», — сказал Грини. «Поглощение энергии создает прочный клеевой шов — для геккона это означает, что он может ловить себя после прыжка или падения, а также позволяет геккону быстро разлетаться в разные стороны, чтобы избежать нападения хищников».
Удивительно, что простой механизм отсоединения может восстановить эту накопленную энергию, поэтому исследователи заинтересованы в изучении того, сочетается ли это с другими аспектами физиологии геккона, чтобы позволить ему использовать извлеченную энергию — так же, как это делает кенгуру при прыжке. . «Мы также заинтересованы в изучении того, как это устойчивое, но переключаемое поведение имеет коллективное поведение seta в иерархической системе», — добавил Грини.