研究人員發現,壁虎以堅持牆壁或倒掛在頭頂表面上的能力而聞名,他們的袖子 - 腳上,腳上的袖手旁觀 - 能夠隨意地打開和關閉這種粘性的能力。
長期以來,科學家一直試圖複製腳壁板和壁虎的壯舉,並成功地創建了包括可以爬牆和令人難以置信的粘稠太空粘合劑的機器人。
但是,這些都是全粘的全能重複,壁虎可以通過隨意的腳粘或不進行粘性。
壁虎能夠通過其寬闊的腳趾緊貼垂直或頭頂的表面,這些腳趾配備了數百頭顯微鏡頭髮,稱為剛毛,每個毛髮都將其分支成數百個被稱為spatulae的微小刷毛。
那些微觀毛的簇可以與表面的表面輪廓非常吻合,以至於被稱為范德華力的作用可以運行。
這是一種物理鍵,當電子之間的微小力在緊密相鄰的分子中(例如在壁虎的腳趾刷和壁)開始相互作用並創建一種類型的電磁吸引力。
在《應用物理學雜誌》中報導的最新研究中發現的是,壁虎可以隨意轉動和關閉納米級吸引力,從而使它們能夠脫落,然後在高速駛過牆壁或天花板上高速奔跑時重新鍛煉腳。
研究人員發現,壁虎的腳趾刷非常靈活,並且刷毛的柔韌性,角度和可擴展性的結合產生了令人難以置信的強壯和強大的粘附力,但是壁虎可以在沒有腳趾的情況下拆下。
俄勒岡州立大學的工程教授Alex Greaney說:“通過使用數學建模,我們發現了一種簡單但巧妙的機制,可以使壁虎在粘性與否之間來回切換。” “默認情況下,壁虎的腳是不粘的,這種粘性是通過施加小的剪切力激活的。”
Greaney說,將壁虎的剛毛推入“粘性”位置所需的傾斜力很小,當將力拆下時,它們很快就會無縫脫落。
這就是為什麼儘管剛毛能夠在固定在天花板上時能夠支撐50倍的生物的重量,但它們不會固定它,從而使壁虎以每秒20個身體長度的速度沿表面移動。
格雷尼說,這種理解將有助於改善模仿壁虎能力的人為技術。
“雖然我們不設想受到不可能的粘手套的任務,這些手套是受壁虎粘附概念或基於壁虎粘附概念的啟發的,但我們設想機器人將來會在極端環境中使用壁虎粘合劑,”他說。