וִידֵאוֹ: מדע דביק: הבהונות שממיות מפתח דבק שאינו מאבד את דביקותו
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
U. C. חוקרי ברקלי בודקים מיקרו סיבים מלאכותיים המדמים כאלה שמשמם משתמש בהם כדי להיאחז במשטחים רטובים.
בהתחלה מסמיק, אולי נראה שלרובוט זוחל קיר ושממית אין הרבה מהמשותף. כלומר, עד שתביטו מקרוב כיצד כל אחד מהם נצמד למשטח עליו הוא מטפס, כשאלפי שערות זעירות מתחברות ומתנתקות כדי לספק משיכה המתריסה מכוח הכבידה.
ההבדל הגדול ביותר הוא שהלטאות הזעירות נעות כך במשך מיליוני שנים, ואילו החוקרים רק בעשור האחרון מנסים לחקות את תופעות הטבע הללו ביצירותיהן המכניות. חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, דיווחו ברשת בחודש שעבר ב- Langmuir, כתב העת של האגודה האמריקאית לכימיה, על ההצלחה האחרונה בתחום זה של חיקוי ביולוגי עם יצירת דבק משובץ מיקרו-סיבים שיער שמנקים עצמם מפסולת הם נעים לאורך משטח.
דבק כזה, כאשר הוא מוחל על צמיגי רובוט שטח, יכול לאפשר לו לפזר קירות ולרוחב תקרות, אולי בחיפוש אחר ניצולים לאחר אסון, אומר רון פירינג, U. C. פרופסור לברקלי להנדסת חשמל ומדעי המחשב וראש צוות המחקר בפיתוח החומר החדש. "השממית היא אחד היצורים הגדולים שיכולים להיצמד ולעבור מהר מאוד על פני השטח", הוא אומר. "היא עושה זאת על ידי הפעלה וכיבוי של הדבק שלו.".
לכל אצבע שממית יש להם חמש לכל רגל מכיל אלפי מיקרו שערות, שאורכן בדרך כלל 100 מיקרון וקוטר חמישה מיקרון, על פי הפחד. (מיקרון הוא בערך ארבע מאה אלפיות סנטימטר.) יכולתו של המיקרו־שיער להיצמד נובעת מנגיעה, גרירה נגיסה ונשיכה אל תוך משטח, במקום ללחוץ עליו (כפי שהיה עושה פיסת סרט דבק). מכיוון שהשיער נמצא בזווית על הבוהן של השממית, הוא תופס למשטח כאשר הוא נע בכיוון אחד, אך יכול להשתחרר מאותו משטח כאשר הוא נע בכיוון ההפוך. "בדיעבד, זה הגיוני מאוד," הוא מוסיף. "כפות רגליה צריכות להידבק רק כשהן רוצות בכך.".
בעוד שהשערות על הבוהן של שממית עשויות מחלבון קרטין (מרכיב עיקרי בשיער אנושי, עור וציפורניים), הפחד וצוותו עשו את זה מפולימר פוליפרופילן. זה נתן להם קשיות מספקת כדי להיות ארוזים יחד על פיסת פלסטיק לבנה של 0.4 על 0.8 אינץ '(אחד על שני סנטימטר) שתכננו כדי לדמות את הבוהן של שממית. הם חיברו את רצועת הפלסטיק לפיסת זכוכית שהוחזקה במצב אנכי, ואז הצמידו משקל קטן לתיקון. לאחר רישום המשקל המרבי שהתיקון יכול להחזיק לפני שהחליק, החוקרים הצמידו את התיקון והוסיפו משקל נוסף. "לאחר כל בדיקה, יש עלייה הדרגתית בעומס שניתן לקיים, ומראה כי החלקיקים המזהמים מוסרים", אומר פחד. המטרה היא ליצור דבק בעל הידבקות דומה לשממיות, אשר יכול לעמוד בכוח של כ- 64.5 ניוטון לאינץ 'מרובע (10 ניוטון לסנטימטר מרובע).
החוקרים העלו את ההימור במהלך הניסויים שלהם על ידי פיזור פסולת מיקרוסקופית על משטח הזכוכית במקום בו הבוהן השממית המלאכותית הייתה תקועה. זה נעשה כדי ללמוד עד כמה השערות הסינתטיות יכולות לשפוך לכלוך ולשמור על הידבקותן כשהן מתנתקות ומוצמדות שוב אל פני השטח. עם כל צעד מדומה, שנועד לספק כוח הדומה למדרגה של שממית, מספר גדל והולך של חלקיקים נפל. לאחר 30 צעדים מדומים, נפל הדבק כ -60 אחוז מהחלקיקים שאסף תוך כדי "הליכה".
קלטות דבק קונבנציונליות מזדהמות במהירות עם החלקיקים שהם נוגעים בהם ולא משילות את רוב החלקיקים הללו כאשר מסירים את הקלטת, מה שאומר שיש פחות דבק זמין אם משתמשים בסרט מחדש.
העבודה ב- U. C. ברקלי, שמומנה בעשור האחרון בשני מיליון דולר מארגונים ממשלתיים, כולל הקרן הלאומית למדע והסוכנות למחקר מתקדם למחקר (DARPA), מתבססת על מחקר שהוביל קלאר סתיו, פרופסור חבר לביולוגיה במכללת לואיס וקלארק בפורטלנד, עפרה.., שקבע ששממית שומרת על רגליה דביקות אך נקיות על ידי השלכת חלקיקי לכלוך בכל צעד ושעל. מחקר אחר בתחום זה מתחיל בשנת 2003 באנגליה, כאשר מדענים מאוניברסיטת מנצ'סטר יצרו דבק אב טיפוס - 0.155 אינץ 'מרובע (סנטימטר מרובע אחד) - עם מערך של שערות פולי-מימד מיקרופייביות המחוברות לבסיס גמיש.
החוקרים מחפשים כעת לבדוק את יכולת הדבק שלהם להידבק על משטחים מחוספסים, שם פחות מהשערות מסוגלות ליצור קשר. אחד הפתרונות האפשריים לכך יהיה ליצור שערות סינטטיות עם סיבים דקים יותר הבולטים מקצות השיער לכיוונים שונים, ומעניקים לכל שערה יותר נגיסה במשטח הלא אחיד. הפחד ועמיתיו יעבדו על זה עד סוף השנה.
בנוסף למתן גרירה לרובוטים, לדבקים רב פעמיים יש מספר שימושים מעשיים במוצרי משרד, ביגוד ואפילו תותבות לבישות. לדוגמא, ניתן לקבע מסגרות לתמונות על קיר ללא מסמרים או דבק ובהמשך להזיזן ללא השארת חורים או שאריות דביקות על הקיר. "תסתכל על נעל," מוסיף הפחד. "מה עם משהו שמונע ממנו להחליק על אריח רטוב? שממיות הולכות על עלים רטובים ואף יכולות להיצמד למשטחים מתחת למים.".