Клей, вдохновленный осьминогом, обеспечивает точный захват и освобождение подводных объектов

Технический университет Вирджинии, Блэксбург, Вирджиния

Аспирант Чанхонг Ли тестирует присоску, напоминающую осьминога, в лаборатории. (Изображение:Алекс Пэрриш из Технологического института Вирджинии)

Использование механизмов, вдохновленных природой, для создания новых технологических инноваций — визитная карточка одной исследовательской группы Технологического института штата Вирджиния. Группа под руководством доцента Майкла Бартлетта создала клей, вдохновленный формой присосок осьминога, который может быстро захватывать и контролируемо освобождать сложные подводные объекты.

Возможность захватывать и освобождать подводные объекты, такие как тяжелые камни, небольшие ракушки, мягкие шарики и другой мусор, может стать мощным инструментом для подводных спасательных и даже спасательных операций. Их результаты были опубликованы в журнале Advanced Science. .

Эту работу выполняли студенты-исследователи Остин Виа, Альдо Эредиа и Дэниел Аджей из Технологического института Вирджинии. Ассистент-исследователь Чанхонг Ли был первым автором статьи, опубликовав отчет об исследованиях, поддержанных Национальным научным фондом в рамках программы «Разработка материалов для революции и разработки нашего будущего».

"Я очарован тем, как осьминог в один момент может сильно удержать что-то, а затем мгновенно отпустить это. Он делает это под водой, на грубых, изогнутых и неправильных объектах - это настоящий подвиг", - сказал Бартлетт.

Чтобы преодолеть эту давнюю проблему, Бартлетт и его команда обратились к форме осьминога. В частности, они изучили внешнюю структуру присоски осьминога, называемую воронкой. Это вдохновило исследователей на создание клея, в котором используется эластичный изогнутый стебель с активной деформируемой мембраной, которая меняет форму для сцепления с несколькими поверхностями.

Изогнутый стебель прикрепляется к крупным кривизнам, одновременно повышая приспособляемость к мелким неровностям. Эти механизмы работают совместно, улучшая адгезию на разных уровнях длины.

В результате были созданы клеи, вдохновленные осьминогом, которые в 1000 раз прочнее при активации по сравнению с клеями, которые легко отделяются. Важно отметить, что это переключение происходит за доли секунды, около 30 миллисекунд. Клеи, вдохновленные осьминогом, теперь обеспечивают высокую прочность крепления на различных поверхностях, включая шероховатые, изогнутые и неровные объекты, а также в различных жидкостях. С помощью этого нового инструмента дайвер может удерживать скользкий предмет, не сжимая его слишком сильно, а также быстро выхватывать его, быстро переключаясь.

Поскольку присоски осьминогов состоят из живых тканей, они деформируются, расширяются и сжимаются в зависимости от выполняемой работы. Это дает животному не только более сильный захват, но и возможность адаптировать его захват при поиске гладких или шероховатых, угловатых или плоских объектов.

С помощью нового клея, вдохновленного осьминогом, члены исследовательской группы могут поднимать, удерживать и отпускать широкий спектр сложных подводных объектов, включая мягкие и твердые материалы, плоские, шероховатые и даже изогнутые.

Эта возможность была продемонстрирована путем строительства подводной пирамиды из камней — тщательно сложенной груды подводных камней. Здесь камни имеют разные размеры, формы и шероховатость поверхности, и их необходимо подбирать, но также точно отпускать, чтобы конструкция оставалась сбалансированной. В то же время они могут легко захватывать и отпускать мягкие желеобразные шарики.

«Эти типы манипуляций выполняются осьминогами, когда они расставляют предметы вокруг своего логова», — сказал Ли. «Эта демонстрация подчеркивает способность клея, вдохновленного осьминогом, точно манипулировать сложными подводными объектами».

Материалы также демонстрируют надежное крепление в течение нескольких циклов и в течение длительного периода времени. В одном эксперименте сила прикрепления оставалась постоянной в течение 100 циклов. В другом тесте команда держала грубый изогнутый камень под водой более семи дней, а затем отпускала его по требованию. Это может быть критически важно, особенно в приложениях по спасению, где объект удерживается в течение длительного периода времени.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Маргарет Эшберн по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.