
研究人員說,就像蜘蛛俠的縮放摩天大樓一樣,人們可能有一天在壁虎風格的發明的幫助下攀登玻璃牆。
除了未來派的裝備由士兵和間諜攀登牆壁,研究人員認為,他們的新發明可能會導致靴子,以幫助宇航員進行太空行走,並導致在軌道上抓住碎屑的機械抓手。
該發明的靈感來自壁虎腳。這些爬行動物可以縮放垂直牆,甚至倒置,因為它們的豐滿腳趾被數百個顯微刷毛覆蓋稱為剛毛,產生一種稱為范德華力的電力,足以使壁虎粘在表面上。 [仿生:7聰明的技術受自然啟發這是給出的
粘性科學
科學家們發現了十多年前壁虎粘性的工作原理,從那時起,研究人員就開發了許多具有壁虎屬性的合成粘合劑,例如可重複使用。基於此類技術的進步包括醫療可以密封傷口的粘合劑。
但是,真正的壁虎和合成材料面部的一個問題是,它們無法像從其所擁有的粘合表面總面積那樣支撐重量。例如,由斯坦福大學的研究人員創建的一台名為stickybot的機器有足夠的壁虎粘合劑為了支撐11磅(5公斤)的負載,但實際上,機器只能支撐該重量的十分之一。
斯坦福大學的機械工程師艾略特·霍克斯(Elliot Hawkes)說:“我們注意到我們的設備沒有發揮其最高潛力,工程師討厭效率低下的事情。”
現在,霍克斯和他的同事們用新的壁虎風格的設備超過了大自然,他們用來爬上玻璃牆。這些設備大約是人手的大小,但仍然足夠強大以支撐一個人的體重。
相反,如果一個人要以某種方式嘗試爬牆帶有真正的壁虎腳,一個重約155磅的登山者。 (70公斤)需要粘稠的表面至少186平方英寸(1,200平方厘米)。相比之下,現代網球球拍的面積約為105平方英尺(675平方英尺)。
它如何工作
該設備由登山者固定的兩個板組成。每個板覆蓋有24個瓷磚,每個板的尺寸約為1平方英寸(6.4平方英尺),或大約與郵票一樣大。每個瓷磚都覆蓋著大約100微米的微小矽橡膠頭髮,或者像普通人的頭髮一樣高。
每個瓷磚都通過肌腱般的繩子連接到設備的其餘部分,該弦在彈簧中結束,該彈簧由合金製成的Nitinol製成。與大多數彈簧伸展時會變得更硬的彈簧不同,nitinol彈簧的伸展程度就越不那麼僵硬。
通過巧妙地安排肌腱,研究人員確保了登山者的體重在每個瓷磚上均勻散佈。
霍克斯說:“我是測試中的登山者。” “這非常令人興奮。能夠攀登玻璃感覺有些神奇 - 感覺就像您將這款設備鉤在一個完美平穩的表面上,而且感覺不可能。” [科學事實還是小說? 10個科幻概念的合理性這是給出的
真正的壁虎和以前的合成壁虎設備以某種方式分配重量粘合劑的補丁增加重量比他們的鄰居。 Stanford的機械工程師Mark Cutkosky說:“然後,當一個瓷磚重載重載時,它將失敗,然後其鄰居會失敗,並且這種失敗會像雪崩一樣傳播。”
新設備支撐著登山者將腳放進去的本質上是踏板的東西。這樣,登山者的重量在拉動粘合劑瓷磚而不是登山者的手臂上。霍克斯說:“感覺就像是一個可移動的梯子,就像我每一步都放置一個新的梯級。”
“到將粘合劑粘在表面上,您只需踩到地面,要將其抬起,您只需將體重從表面上降低。 ”
霍克斯既不是一種愛好也不是專業的。他說:“我想設計一個每天可以使用的系統。”
壁虎風格的技術
6月,美國國防部的研究人員報告了一套壁虎風格的手持式槳這可以支持218磅。 (99公斤)載有50磅的人。 (23千克)打包時,他縮放了25英尺高(7.6米)的玻璃牆。但是,這些槳比霍克斯和他的同事開發的新設備要大得多。
科學家現在正在尋求使用其粘合劑將其搶購在太空中。軌道碎屑會通過將速度快得多的速度猛撞到航天器,宇航員和衛星上,從而造成很大的損害。磁鐵在捕獲太空垃圾方面做得不好,因為太空中的許多結構都是由磁場弱吸引的材料製成的。同樣,吸盤也不是一個可行的解決方案,因為它們僅在空氣中起作用,而不是在空間真空中工作,而且許多其他粘合劑會在寒冷的空間中凍結和破裂。
霍克斯說:“我們正在研究一個項目,以建造'垃圾車'衛星,該衛星可以抓住太空垃圾,然後將其移至墓地軌道或可以燃燒的氣氛中。”
更靠近地球的應用可能包括製造機器人,以掌握玻璃,太陽能電池板和視頻屏幕。 Eason說,該技術也可以用來開發攀岩機器人“檢查或清潔窗戶”。霍克斯說,粘墊也可以幫助飛行機器人無人機緊貼窗戶。
科學家在11月18日在《雜誌界面》中詳細介紹了他們的發現。
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