„Gecko Tech“: Lipnus Išradimas Leidžia Žmonėms Pritaikyti Sienas

{h1}

Naujas išradimas, įkvėptas gekono kojų lipnumo, vieną dieną galėtų padėti žmonėms nugludinti sienas.

Kaip teigia „Žmogus-voras“, pleiskanojantys dangoraižiai, žmonės kada nors gali lipti ant stiklinių sienų naudodami gekono įkvėptą išradimą, teigia tyrėjai.

Be futuristinių įrankių, kuriuos kareiviai ir šnipai naudoja sienoms laipioti, tyrėjai mano, kad naujasis jų išradimas galėtų sukelti batus, padedančius kosmonautams atlikti kosminius takus, ir mechaninius griebtuvus, kurie orbitoje sukabina šiukšles.

Išradimą įkvėpė gekono kojos. Šie ropliai gali išmatuoti vertikalias sienas ir net pakabinti aukštyn kojomis, nes jų apkūnūs kojų pirštai yra padengti šimtais mikroskopinių šerių, vadinamų seta, kurie sukuria tam tikrą elektrinę jėgą, vadinamą van der Waals jėga, pakankamai stiprią, kad gekonai liktų prilipę prie paviršių. [Biomimicry: 7 protingos gamtos įkvėptos technologijos]

Lipnumo mokslas

Mokslininkai išsiaiškino, kaip gecko lipnumas veikia daugiau nei prieš dešimtmetį, ir nuo tada tyrėjai sukūrė daugybę sintetinių klijų, pasižyminčių geckolike savybėmis, tokiomis kaip pakartotinis panaudojimas. Pažanga, pagrįsta tokia technologija, apima medicininius klijus, galinčius užklijuoti žaizdas.

Tačiau viena iš problemų, su kuria susiduria tiek tikrieji gekai, tiek sintetinės medžiagos, yra ta, kad jie negali išlaikyti tiek svorio, kiek būtų galima numanyti iš bendro jų turimo klijų paviršiaus ploto. Pavyzdžiui, mašina, vadinama „Stickybot“, kurią sukūrė Stanfordo universiteto tyrėjai, turėjo pakankamai „geckolike“ klijų, kad palaikytų 11 svarų (5 kilogramų) krovinį, tačiau praktiškai mašina galėjo išlaikyti tik dešimtadalį šios masės.

„Pastebėjome, kad mūsų prietaisas veikia ne pagal savo galimybes, o inžinieriai nekenčia neefektyvių dalykų“, - sakė pagrindinio tyrimo autorius Elliotas Hawkesas, mechanikas, dirbantis Stanforde.

Dabar Hawkesas ir jo kolegos aplenkė gamtą naujais geko įkvėptais prietaisais, kuriais jie naudojosi lipdami stiklines sienas. Prietaisai yra maždaug žmogaus rankos dydžio, tačiau, nepaisant to, yra pakankamai stiprūs, kad palaikytų žmogaus svorį.

Jei kas nors mėgintų lipti ant sienos tikrais geko kojomis, tai alpinistas sveria apie 155 svarus. (70 kg) reikia lipnaus paviršiaus, mažiausiai 186 kvadratinių colių (1 200 kvadratinių centimetrų). Palyginimui, modernios teniso raketės plotas yra apie 105 kvadratinius colius (675 kv. Cm).

Kaip tai veikia

Prietaisą sudaro dvi plokštės, kurias laiko alpinistas. Kiekviena plokštė yra padengta 24 plytelėmis, kurių kiekvienos dydis yra maždaug 6,4 kvadratinio colio arba maždaug toks didelis, kaip pašto ženklo. Kiekviena plytelė yra padengta mažais, maždaug 100 mikronų aukščio silicio gumos plaukeliais arba tokiais aukštais, kaip vidutinio žmogaus plaukai, platūs.

Kiekviena plytelė yra sujungta su likusia prietaiso dalimi sausgysle, viršuje, kuri baigiasi spyruokle, pagaminta iš nitinolio lydinio. Skirtingai nuo daugelio spyruoklių, kurios standėja, kai jos ištempiamos, nitinolio spyruoklės tampa mažiau standžios, tuo labiau jos tempiasi.

Protingai išdėstydami sausgysles, tyrėjai užtikrino, kad alpinisto svoris tolygiai pasiskirstytų po kiekvieną plytelę.

„Aš buvau testų alpinistas“, - sakė Hawkesas. "Tai buvo nepaprastai įdomu. Kad galėtum lipti ant stiklo, jautėsi šiek tiek stebuklingas - atrodo, kad kabini šį prietaisą ant visiškai lygaus paviršiaus ir jis nesijaučia galimas." [Mokslo faktas ar fantastika? 10 sci-fi koncepcijų aiškumas]

Tikri gekai ir ankstesni sintetiniai „geckolike“ įtaisai paskirsto svorį taip, kad kai kurie klijų pleistrai palaiko didesnį svorį nei jų kaimynai. „Tuomet, kai viena plytelė bus perkrauta svoriu, ji suges, o paskui jos kaimynai žlugs, ir tokia nesėkmė išplis kaip lavina“, - teigė tyrimo bendraautorius Markas Cutkosky, Stanfordo mechanikos inžinierius.

Nauji prietaisai palaiko iš esmės pedalus, į kuriuos laipiotojas uždeda savo kojas. Tokiu būdu laipiotojo svoris traukiasi ant lipnių plytelių, o ne ant laipiotojo rankų. „Panašu, kad kilnojamos kopėčios, tarsi aš kiekvienam žingsniui įtaisyčiau naują pakopą“, - sakė Hawkesas.

„Norėdami klijuoti klijus ant paviršiaus, jūs tiesiog einate ant paviršiaus, o norėdami juos nukelti, jūs tiesiog nuimate savo svorį nuo paviršiaus“, - teigė tyrimo bendraautorius Ericas Easonas, Stanfordo fizikos fizikas.

Hawkesas nei lipo kaip pomėgis, nei profesionaliai. „Norėjau suprojektuoti sistemą, kuria galėtų naudotis kiekvienas žmogus“, - sakė jis.

Gecko įkvėpta technika

Birželio mėn. JAV gynybos departamento tyrinėtojai pranešė kuriantys gekonų įkvėptų rankinių irklų, kurie galėtų palaikyti 218 svarų, rinkinį. (99 kilogramų) vyras, nešiojantis 50 svarų. (23 kg) pakuotės, kol jis nugriovė 25 pėdų aukščio (7,6 metro) stiklinę sieną. Tačiau šie irklas yra daug didesnis nei nauji prietaisai, kuriuos sukūrė Hawkesas ir jo kolegos.

Dabar mokslininkai nori savo klijus panaudoti šiukšlėms kaupti kosmose. Orbitos nuolaužos gali padaryti daug žalos, smogdamos į erdvėlaivius, astronautus ir palydovus daug greičiau nei kulkos. Magnetams nepavyktų gaudyti kosminio šlamšto, nes daugelis kosmoso konstrukcijų yra pagamintos iš medžiagų, kurias geriausiu atveju silpnai traukia magnetiniai laukai. Siurbtukai taip pat nėra perspektyvus sprendimas, nes jie veikia tik ore, o ne kosmoso vakuume, o daugelis kitų klijų užšaltų ir įtrūktų šaltoje erdvėje.

„Mes dirbame prie projekto, skirto sukurti„ šiukšlių sunkvežimio “palydovą, kuris galėtų paimti šiukšles iš kosmoso ir išvežti į kapinių orbitą arba į atmosferą, kur gali sudegti“, - teigė Hawkesas.

Arčiau Žemės esančių programų gali būti robotai, gaminantys stiklo, saulės baterijų ir vaizdo ekranus. Ši technologija taip pat galėtų būti naudojama vijokliniams robotams kurti „apžiūrėti ar valyti langus“, - teigė Easonas. Lipnios trinkelės taip pat galėtų padėti skraidantiems robotams dronams kabintis į langus, sakė Hawkesas.

Mokslininkai išsamiai aprašė savo išvadas lapkričio 18 d. Žurnale „Interface“.

Sekite „WordsSideKick.com“ @gyvenimų mokslas, Facebook & „Google+“. Originalus straipsnis apie gyvą mokslą.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kaip Veikia Šlamštas
Kaip Veikia Šlamštas

Stebimi 10 Novatoriškų Architektų
Stebimi 10 Novatoriškų Architektų

Mokslas Naujienos


Uragano „Force Storm“ Kvapas Aliaskoje
Uragano „Force Storm“ Kvapas Aliaskoje

„Nuplėšta“ Moteris Su Dideliais Dilbiais Yra Seniausiai Žinoma Žmonių Laidojimo Vieta Žemutinėje Centrinėje Amerikoje
„Nuplėšta“ Moteris Su Dideliais Dilbiais Yra Seniausiai Žinoma Žmonių Laidojimo Vieta Žemutinėje Centrinėje Amerikoje

Didžiuliai Skraidantys Ropliai Dinozaurai
Didžiuliai Skraidantys Ropliai Dinozaurai

Įlankos Negyvoji Zona Mažesnė Nei Prognozuojama
Įlankos Negyvoji Zona Mažesnė Nei Prognozuojama

60 Procentų Paauglių Teksto Vairuojant
60 Procentų Paauglių Teksto Vairuojant


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com