Gecko Tech: Липкое Изобретение Позволяет Людям Масштабировать Стены

{h1}

Новое изобретение, вдохновленное липкостью ступней геккона, может однажды помочь людям взобраться на стены

Исследователи утверждают, что, подобно масштабным небоскребам Spider-Man, люди могут когда-нибудь взобраться на стеклянные стены с помощью изобретения, вдохновленного геккона

В дополнение к футуристической экипировке, используемой солдатами и шпионами для лазания по стенам, исследователи предполагают, что их новое изобретение может привести к созданию сапог, которые помогают астронавтам совершать выход в открытый космос, и к механическим захватам, которые захватывают мусор на орбите.

Изобретение было вдохновлено ногами геккона. Эти рептилии могут масштабировать вертикальные стены и даже свисать вверх ногами, потому что их пухлые пальцы покрыты сотнями микроскопических щетинок, называемых щетинками, которые генерируют своего рода электрическую силу, известную как сила Ван-дер-Ваальса, достаточно сильную, чтобы гекконы прилипали к поверхностям. [Биомимикрия: 7 умных технологий, вдохновленных природой]

Наука о липкости

Ученые выяснили, как липкость геккона работает более десяти лет назад, и с тех пор исследователи разработали много синтетических адгезивов со свойствами, похожими на гекколы, такими как возможность повторного использования. Достижения, основанные на такой технологии, включают медицинские клеи, которые могут герметизировать раны.

Но одна проблема, с которой сталкиваются как настоящие гекконы, так и синтетические материалы, заключается в том, что они не могут выдержать столько веса, сколько можно было бы предсказать из общей площади адгезивной поверхности, которой они обладают. Например, машина, известная как Stickybot, созданная исследователями из Стэнфордского университета, имела достаточно гекколитного клея, чтобы выдержать нагрузку в 11 фунтов (5 кг), но на практике машина могла выдержать только одну десятую этого веса.

«Мы заметили, что наше устройство не работает с наивысшим потенциалом, и инженеры ненавидят неэффективные вещи», - говорит ведущий автор исследования Эллиот Хоукс, инженер-механик из Стэнфорда.

Теперь Хоукс и его коллеги превзошли природу благодаря новым устройствам в стиле геккона, которые они использовали для лазания по стеклянным стенам. Устройства имеют размер человеческой руки, но, тем не менее, достаточно сильны, чтобы выдержать вес человека.

Напротив, если кто-то попытается взобраться на стены с настоящими ногами геккона, то скалолаз весит около 155 фунтов. (70 кг) потребует липкой поверхности размером не менее 186 квадратных дюймов (1200 квадратных сантиметров). Для сравнения, современная теннисная ракетка имеет площадь около 105 квадратных дюймов (675 кв. См).

Как это устроено

Устройство состоит из двух пластин, которые держит альпинист. Каждая тарелка покрыта 24 плитками, каждая размером примерно 1 кв. Дюйм (6,4 кв. См) или размером с почтовую марку. Каждая плитка покрыта крошечными волосками из силиконовой резины высотой около 100 микрон, или такими же высокими, как у обычного человеческого волоса.

Каждая плитка соединена с остальной частью устройства с помощью нитевидной нити, которая заканчивается пружиной из сплава, известного как нитинол. В отличие от большинства пружин, которые становятся более жесткими, когда они растягиваются, нитиноловые пружины становятся менее жесткими, чем больше они растягиваются.

Умело расположив сухожилия, исследователи обеспечили равномерное распределение веса альпиниста по каждой клетке.

«Я был альпинистом на тестах», - сказал Хоукс. «Это было невероятно захватывающе. Возможность взбираться на стекло казалась немного волшебной - такое чувство, что вы зацепили это устройство на идеально ровную гладкую поверхность, и это не представляется возможным». [Научный факт или вымысел? Правдоподобие 10 научно-фантастических концепций]

Настоящие гекконы и предыдущие синтетические гекконоподобные устройства распределяют вес таким образом, что некоторые куски клея поддерживают больший вес, чем их соседи. «Затем, когда одна плитка перегружена весом, она выйдет из строя, а затем ее соседи выйдут из строя, и такой отказ будет распространяться как лавина», - сказал соавтор исследования Марк Куткоски, инженер-механик из Стэнфорда.

Новые устройства поддерживают то, что по сути являются педалями, в которые альпинист ставит свои ноги. Таким образом, вес альпиниста натягивается на клейкие плитки, а не на руки альпиниста. «Это похоже на подвижную лестницу, как будто я ставлю новую ступеньку с каждым шагом», - сказал Хоукс.

«Чтобы наклеить клей на поверхность, нужно просто наступить на поверхность, а чтобы снять его, нужно просто снять вес с поверхности», - сказал соавтор исследования Эрик Исон, физик из Стэнфорда.

Хоукс не занимается ни хобби, ни профессионально. «Я хотел разработать систему, которую мог бы использовать обычный человек», - сказал он.

Вдохновленные гекконами технологии

В июне исследователи из Министерства обороны США сообщили, что разработали набор портативных лопастей, вдохновленных гекконами, которые могли бы выдержать 218 фунтов. (99 килограммов) человек, несущий 50 фунтов. (23 кг), в то время как он взобрался на 7,6 метровую стеклянную стену высотой 25 футов. Однако эти весла намного больше, чем новые устройства, разработанные Хоуксом и его коллегами.

Ученые теперь пытаются использовать их клей для вывоза мусора в космос. Орбитальный мусор может нанести большой ущерб, врезаясь в космические корабли, космонавтов и спутников на скоростях, намного превышающих скорость пуль. Магниты не очень хорошо справляются с захватом космического мусора, потому что многие космические структуры сделаны из материалов, которые в лучшем случае слабо притягиваются магнитными полями. Присоски также не являются жизнеспособным решением, поскольку они работают только на воздухе, а не в космическом вакууме, и многие другие клеи замерзнут и треснут в холодном космосе.

«Мы работаем над проектом по созданию спутника« мусоровоз », который сможет захватывать космический мусор и выводить его либо на орбиту кладбища, либо в атмосферу, где он может сгореть», - сказал Хоукс.

Приложения ближе к Земле могут включать в себя производство роботов для захвата стекла, солнечных батарей и видеоэкранов. Эта технология также может быть использована для разработки скалолазных роботов «для осмотра или чистки окон», - сказал Исон. По словам Хоукса, липкие подушки могут также помочь летающим роботам-дронам цепляться за окна.

Ученые подробно изложили свои выводы онлайн 18 ноября в журнале Interface.

Следуйте Живой Науке @wordssidekick, facebook, Оригинальная статья о WordsSideKick.com.






Научные открытия

Исследования


Новости науки


Какие Наихудшие Отзывы О Продуктах В Истории?
Какие Наихудшие Отзывы О Продуктах В Истории?

Moov Fitness Tracker Обзор
Moov Fitness Tracker Обзор

Как Работает Электричество
Как Работает Электричество

Как Парашютист Прыгнул Без Парашюта (И Выжил)
Как Парашютист Прыгнул Без Парашюта (И Выжил)

Что Такое Золотое Сечение?
Что Такое Золотое Сечение?


RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com