Et kunstigt klæbemiddel udgriber gekkoen

Glem Spider-man, og mød Geckoman. Forskere ved Stanford University har skabt et gekko-inspireret menneskelig klatresystem, der gjorde det muligt for en kandidatstuderende at skalere en glasvæg ved hjælp af to klæbrige puder i håndstørrelse.

En kandidatstuderende klatrer ved hjælp af gekko-griberne.

Forskerne med ingeniør i spidsen Mark Cutkosky , håber også at bruge klæbemidlerne i fremstillingsudstyr, hvilket gør gribere til at manipulere enorme solpaneler, skærme og andre genstande uden behov for sugekraft eller kemisk lim. Holdet arbejder også med NASAs Jet Propulsion Laboratory for at tilpasse limen til brug af robotter.

Geckotæer er utroligt klæbrige, fordi de er dækket af grupper af lange, tynde spatelformede strukturer kaldet setae, der øger overfladearealet og forstærker svage elektriske tiltrækninger mellem tæerne og en overflade. Gekkofødder klæber godt, men frigives let, når dyret skifter vægt; og selvfølgelig kan de klæbe igen og igen, i modsætning til de fleste menneskeskabte klæbebånd.

Forskere har lavet forskellige kunstige klæbemidler, der fungerer på samme måde, ved at bruge klynger af kulstof nanorør eller mikroskala kiler af støbt gummi til at efterligne det høje overfladeareal af setae på gekkofødder. Men disse mekanismer har kun fungeret godt for små vægte.

At bære større vægte kræver materialer med større overfladearealer. Ved at bruge tidligere materialer ville et menneske på 70 kilo kræve gekko-fodlignende puder 10 gange større end en normal menneskelig hånd for at skalere en væg. At skalere gekko-adhæsion er en udfordring, siger Cutkosky.

Denne sommer, United States Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ) annonceret at dens Z-Man programmet havde for første gang lavet et gekko-klæbemiddel-baseret klatresystem, der gjorde det muligt for en person at skalere en væg. Selvom DARPA ikke gav detaljer om, hvordan dette blev opnået, har Stanford-gruppen, som deltog i Z-Man-arbejdet, lavet en lignende demonstration ved hjælp af sit eget klæbesystem. Arbejdet er beskrevet i forskning offentliggjort i dag i Journal of the Royal Society Interface .

For at lave klatresystemet startede forskerne med et eksisterende klæbemiddel baseret på støbte mikrokiler lavet af et polymermateriale kaldet PDMS. De fastgjorde fliser af dette materiale til en flad, sekskantet griber i håndstørrelse. Hver griber var støttet med en fjeder, der fordelte vægten over puden og absorberede noget af kraften involveret i klatring. For at gøre klatring lettere, koblede forskerne også griberne til platformen for en persons fødder og overførte derved klatrearbejdet til benene.

Jeffrey Karp , en bioingeniør ved Brigham and Women's Hospital i Boston, bemærker, at testsituationen involverede en meget glat, ren, flad overflade. Karp, som var med til at stifte et firma ved navn Gecko Biomedicinsk at kommercialisere et bioinspireret kirurgisk klæbemiddel, siger Stanford-forskerne bliver nødt til at vise, at deres system fungerer i mindre ideelle miljøer. I den virkelige verden er et klatresystem tilbøjeligt til at blive udsat for fugt, regn, pollen, støv og andre forurenende stoffer, bemærker han.

Stanford-gruppen håber at teste klæbemidlet under særligt ekstreme forhold. I denne måned testede de det i et nul-tyngdekraftsfly med NASA og fandt ud af, at det stadig virkede.

skjule