العلم اللاصق: أصابع أبو بريص هي مفتاح الالتصاق الذي لا يفقد قوته
العلم اللاصق: أصابع أبو بريص هي مفتاح الالتصاق الذي لا يفقد قوته
فيديو: العلم اللاصق: أصابع أبو بريص هي مفتاح الالتصاق الذي لا يفقد قوته
فيديو: السبب الطاقي لوجود الوزغ 🦎( ابو بريص) وكيف تنفره من منزلك 2023, شهر فبراير
Anonim

يو سي. يقوم باحثو بيركلي باختبار الألياف الدقيقة الاصطناعية التي تحاكي تلك التي يستخدمها أبو بريص للتشبث بالأسطح الرطبة.

للوهلة الأولى ، قد يبدو أنه لا يوجد الكثير من القواسم المشتركة بين الإنسان الآلي الزاحف على الحائط والوزغة. هذا ، حتى تنظر عن كثب إلى كيفية التصاق كل منها بالسطح الذي يتسلقه ، مع آلاف الشعيرات الصغيرة التي يتم ربطها وفصلها لتوفير جر يتحدى الجاذبية.

الاختلاف الأكبر هو أن السحالي الضئيلة كانت تتحرك بهذه الطريقة لملايين السنين ، في حين حاول الباحثون طوال العقد الماضي فقط محاكاة هذه الظاهرة الطبيعية في إبداعاتهم الميكانيكية. أفاد باحثون في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، على الإنترنت الشهر الماضي في Langmuir ، وهي مجلة تابعة للجمعية الكيميائية الأمريكية ، أن أحدث نجاح في هذا المجال من المحاكاة الحيوية من خلال إنشاء مادة لاصقة مرصعة بألياف دقيقة تشبه الشعر تنظف نفسها من الحطام مثل يتحركون على طول السطح.

مثل هذه المادة اللاصقة ، عند وضعها على إطارات روبوت لجميع التضاريس ، يمكن أن تسمح لها بالتخلص من الجدران وعبر الأسقف ، ربما في البحث عن ناجين بعد وقوع كارثة ، كما يقول رون فيرينج ، من جامعة كاليفورنيا. أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في بيركلي ورئيس الفريق البحثي لتطوير المادة الجديدة. "الوزغة هي واحدة من أكبر المخلوقات التي يمكن أن تلتصق وتتحرك بسرعة كبيرة على السطح ،" كما يقول. "إنه يفعل ذلك عن طريق تشغيل وإيقاف المادة اللاصقة.".

كل إصبع قدم من الوزغة - لديه خمسة لكل قدم - يحتوي على آلاف من الميكروهير ، والتي يبلغ طولها بشكل عام 100 ميكرون وقطرها خمسة ميكرون ، وفقًا لـ Fearing. (يبلغ حجم الميكرون حوالي أربعمائة جزء من الألف من البوصة). وتأتي قدرة الشعيرات الدقيقة على الالتصاق من اللمس والسحب والعض في السطح ، بدلاً من الضغط عليه (كما تفعل قطعة من الشريط اللاصق). نظرًا لأن الشعر يقع بزاوية على إصبع قدم الوزغة ، فإنه يلتصق بسطح عند تحريكه في اتجاه واحد ، ولكن يمكن تحريره من هذا السطح عند تحريكه في الاتجاه المعاكس. ويضيف: "بعد فوات الأوان ، يبدو الأمر منطقيًا للغاية". "أقدامه يجب أن تلتصق فقط عندما يريدون ذلك".

في حين أن الشعر على إصبع قدم أبو بريص مصنوع من بروتين الكيراتين (مكون رئيسي لشعر الإنسان وجلده وأظافره) ، صنع فيرينج وفريقه شعرهم من بوليمر بولي بروبيلين. أعطاهم ذلك صلابة كافية ليتم تعبئتهم معًا على قطعة من البلاستيك الأبيض مقاس 0.4 × 0.8 بوصة (واحد × 2 سم) صمموها لمحاكاة إصبع قدم الوزغة. قاموا بربط الشريط البلاستيكي بقطعة زجاج مثبتة في الوضع الرأسي ، ثم ربطوا وزنًا صغيرًا بالرقعة. بعد تسجيل الحد الأقصى للوزن الذي يمكن أن تحمله الرقعة قبل الانزلاق ، أعاد الباحثون لصق الرقعة وإضافة المزيد من الوزن. "بعد كل اختبار ، هناك زيادة تدريجية في الحمل يمكن تحملها ، مما يدل على إزالة الجسيمات الملوثة ،" يقول فيرينج. الهدف هو إنشاء مادة لاصقة لها التصاق مماثل للأبراص ، والتي يمكنها تحمل قوة تبلغ حوالي 64.5 نيوتن لكل بوصة مربعة (10 نيوتن لكل سنتيمتر مربع).

رفع الباحثون المخاطر أثناء تجاربهم عن طريق نثر الحطام المجهري على السطح الزجاجي حيث علق إصبع أبو بريص الاصطناعي. تم إجراء ذلك لدراسة مدى قدرة الشعر الصناعي على التخلص من الأوساخ والاحتفاظ بالتصاقها أثناء فصلها وإعادة تثبيتها على السطح. مع كل خطوة محاكاة ، مصممة لتوفير قوة مماثلة لخطوة الوزغة ، يسقط عدد متزايد من الجسيمات بعيدًا. بعد 30 خطوة محاكاة ، أسقط اللاصق حوالي 60 بالمائة من الجسيمات التي جمعتها أثناء "المشي".

سرعان ما تتلوث الأشرطة اللاصقة التقليدية بالجزيئات التي تلمسها ولا تسقط معظم هذه الجسيمات عند إزالة الشريط ، مما يعني أن هناك القليل من المواد اللاصقة المتاحة في حالة إعادة استخدام الشريط.

العمل في جامعة كاليفورنيا. بيركلي ، التي تم تمويلها على مدى العقد الماضي بمليوني دولار من المنظمات الحكومية بما في ذلك المؤسسة الوطنية للعلوم ووكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ، تعتمد على البحث الذي قاده كيلار أوتمن ، أستاذ علم الأحياء المشارك في كلية لويس وكلارك في بورتلاند ، أوريغون. ، الذي قرر أن الوزغة تحافظ على أقدامها لزجة ولكنها نظيفة بإلقاء جزيئات الأوساخ في كل خطوة. يعود تاريخ الأبحاث الأخرى في هذا المجال إلى عام 2003 في إنجلترا ، عندما ابتكر علماء جامعة مانشستر نموذجًا أوليًا لاصق - 0.155 بوصة مربعة (سنتيمتر مربع واحد) - مع مجموعة من شعر بوليميد متناهية الصغر متصلة بقاعدة مرنة.

يتطلع الباحثون الآن لاختبار قدرة المادة اللاصقة على الالتصاق بالأسطح الخشنة ، حيث يكون عدد أقل من الشعر قادرًا على الاتصال. يتمثل أحد الحلول الممكنة لذلك في إنشاء شعر صناعي بألياف أصغر تبرز من أطراف الشعر في اتجاهات مختلفة ، مما يمنح كل شعرة المزيد من اللدغة على السطح غير المستوي. خوفا وزملاؤه سيعملون على هذا حتى نهاية العام.

بالإضافة إلى توفير الجر للروبوتات ، فإن المواد اللاصقة القابلة لإعادة الاستخدام لها عدد من الاستخدامات العملية في المنتجات المكتبية والملابس وحتى الأطراف الصناعية التي يمكن ارتداؤها. على سبيل المثال ، يمكن تثبيت إطارات الصور على الحائط بدون مسامير أو غراء ثم نقلها لاحقًا دون ترك ثقوب أو بقايا لزجة على الحائط. يضيف Fearing "انظر إلى الحذاء". "ماذا عن الشيء الذي يمنعه من الانزلاق على البلاط المبلل؟ يمشي الأبراص على أوراق مبللة ويمكن حتى أن يلتصق بالأسطح تحت الماء."

شعبية حسب الموضوع