В кино Mission: Impossible 2011 года – Призрачный Протокол, Том Круз поднимается на внешность самого высокого здания в мире, Бурдж-Халифа Дубая, с помощью не чего иного как пары перчаток. Теперь, ученые изобрели реальное соглашение: вдохновленные гекконом пластыри ручного размера, которые могут снять человека стеклянные стены — и что один день может даже поймать космический мусор.“Это – одна из самых захватывающих вещей, которые я видел в годах”, говорит biomechanist Kellar Осень Lewis & Clark College в Портленде, Орегон, кто не был связан с исследованием. “Это было реальной моей мечтой”.Гекконы увеличивают стены и суету через потолки с помощью крошечных рядов волос на их ногах.
Волосы, известные как ости, генерируют множество слабых достопримечательностей между молекулами на двух поверхностях, составляющих в целом безопасную точку опоры. Кроме того, создание и разрывание связей, держащих отдельные ости на поверхность, легки. Так, в отличие от клея или ленты, липкие ноги геккона прилагают и отделяют легко, черта, которой завидуют инженеры-механики.
Ученые воссоздали подобное геккону прилипание с помощью силиконов, пластмасс, углеродных нанотрубок и других материалов — но они столкнулись с измеряющей проблемой: неподвижность уменьшается, когда размер пластыря превышает несколько квадратных сантиметров, сильно ограничивая его практические применения. Даже геккон не решил эту проблему, говорит Осень.
В теории каждая шерсть геккона является столь липкой, что животное, имеющее приблизительно 6,5 миллионов остей, должно быть в состоянии поддержать 130-килограммового полузащитника. В действительности геккон может подняться только на 2 килограмма его передними ногами.
Измеряющая проблема происходит частично от факта, что грузы не распределяют однородно через большие площади пластырей, сообщите об исследователях из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, в исследовании издала онлайн сегодня в Журнале Интерфейса Королевского общества. В пальцах ног геккона, например, только часть остей находится в тесном контакте с поверхностью и теми, которые являются, не разделяют груз одинаково между собой. Это могло быть то, потому что кожа геккона, как круглая резинка, становится более жесткой для протяжения, поскольку больше силы применяется к ней, бригада предлагает.
То, когда геккон увеличивает стену, ости протянуты неравномерно таким образом, что у некоторых есть больше силы, относилось к ним, чем другие. Таким образом, некоторые волосы истратили свою неподвижность, тогда как другие недостаточно использованы или не приложены к поверхности вообще. Таким образом, неподвижность участка геккона должна увеличиться, если исследователи могут найти способ распределить силы более равномерно.
Создать их искусственный пластырь геккона, Стэнфордская бригада, начатая путем создания микроклиньев силикона, подражавших шерсти геккона. Они собрали их в 24 плитки размера марки, каждая из которых содержала сотни тысяч микроклиньев. Бригада тогда соединила плитки с веснами с подобными сухожилию канатно-веревочными отходами и приложила их на пластине восьмиугольной формы.
В отличие от кожи геккона, весны применяют ту же силу к плиткам после того, как они будут протянуты вне определенного порога, таким образом распределяя грузы равномерно среди плиток. Это позволило собранному участку предлагать подобную адгезионную силу для размеров от квадратного миллиметра до человеческой руки.
Даже если отдельная плитка очищает прочь, вес, который она несет, передан плиткам с самыми легкими грузами, где весны не простирались мимо порога, так, чтобы полные системные липкие остатки.Инженер-механик Эллиот Хоукс Стэнфорда проверил новый пластырь путем связывания его ног к точкам опоры, связанным с участками через прут. Он нашел, что мог легко снять с участков по одному и прикрепить их к стене его руками — который был, как 70-килограммовый аспирант поднялся на стеклянную стену позади своей лаборатории свежим днем в декабре (посмотрите видео). В конце подъема он даже отпустил обеих его рук большие пальцы в то время как участки, прикрепленные надежно на стену, предоставив ему две безопасных точки опоры.
Хотя он поднялся только на 3,6 метра, Хоук говорит, что участки могли работать просто великолепно, неся его до вершины Бурдж-Халифа — если он не также устал от хождения по 830 метрам, который является.Песчаная буря Дубая, почти помешавшая Круизу в кино, изложит проблему, тем не менее, как работы устройства только над чистыми, гладкими поверхностями, говорит Осень. Но там находится красота системы: Это могло легко адаптироваться к различным ситуациям, только путем замены адгезионных плиток другими типами подобных геккону пластырей — например, пластыри, самоубирающие как реальные волоски шерсти геккона.
Бригада теперь работает с Лабораторией реактивного движения НАСА для создания оборудованных пластырем роботов, которые могут поймать космический мусор, такой как более не существующие спутники, говорит Хоукс. В недавнем эксперименте в окружающей среде невесомости кишечный глист, оборудованный маленьким адгезионным участком, захватил солнечную батарею другого 400-килограммового робота, замедлил его, и мягко потянул его в другом направлении.
“Это – будущее биовдохновленного дизайна”, говорит Осень. “Это примерно не копирует природу, но понимает его достаточно глубоко для движения вне его”.