שממיות מעוררות השראה ממש. לא רק הזוחלים הללו חמודים, צבעוניים ומיומנים במכירת ביטוח רכב - אלא שדביקות העל שלהם מסבכת את בני האדם כבר אלפי שנים. בזכות כפות רגלי דבק ומניפולציה נוקבת של קשרים מולקולריים, שממיות מסוגלות לטפס על קירות אנכיים בקלות, ואף יכולות להיתלות הפוכות ממשטחים. כעת, איבריהם הדביקים קיבלו השראה למכשיר חדש שיכול לעזור (בני אדם? רובוטים? היו רוצים שם עצם) להרים ולהפיל דברים בעזרת מתג האור.
תוכן קשור
- עכשיו אדם יכול לטרוף חומה ממש כמו שממית
- שממיות יכולות לשלוט בתנועת שיערות הבוהן שלהן
- מדוע שממיות אינן מחליקות מעל עלי הג'ונגל הרטובים או תקרות המלון
כוחותיהם המפוארים של כפות הרגל השממית אכסנו מדענים עד לפני כ -15 שנה. זה היה כאשר החוקרים נודע כי בעלי חיים אלה ניצלו את כוח ואן דר וואלס החלש יחסית להדבקה במשטחים ולהסיר את עצמם בקלות. שלא כמו כוח מגנטי חזק יותר, כוח ואן דר וואלס נובע מחוסר האיזון במעברים בין מולקולות שונות ויוצר משיכה רופפת. על ידי שימוש במיליוני שערות זעירות על רגליהם - שכל אחת מהן יכולה להתמצא בכיוון מסוים ולהימשך על ידי כוח ואן דר וואלס - שממיות יכולות ליצור כוח דבק חזק אך גם הפיך.
לפני חמש שנים השתמש הזואולוג של אוניברסיטת קיל, סטניסלב גורב, בתובנות על שיער שממית כדי ליצור קלטת סיליקון חזקה עד כדי כך שחתיכה בגודל 64 מ"ר ממנה הצליחה להחזיק בקלות מבוגר בגודל מלא התלוי מהתקרה. שלא כמו קלטת רגילה, ניתן היה גם לנתק אותו ולהתחבר אליו מספר פעמים מבלי לאבד את הדביקות שלו. בסוף 2015, עבודתו של גורב סייעה להוביל למסחור של "קלטת שממית". אף על פי שהמוצר מצא שימוש מוגבל עד כה, ניתן למצוא אותו במותג מכנסי רכיבה על סוסים קנדיים כדי לעזור לרוכבים להישאר באוכפים שלהם, ומצא משקיע נלהב במייסד PayPal, פיטר ת'יל.
אבל להבין מה גרם לרגלי שממיות כל כך דבוק רק פתר את מחצית הבעיה.
"בעלי חיים לא רק מתחברים, אלא שהם גם מתנתקים על ידי שימוש במבני דבק אלה", אומר אמרה קיזילקן, דוקטורט. סטודנט הלומד הנדסת חומרים באוניברסיטת קיל. כל השממיות שצריכות לעשות זה לזווית את כף הרגל או אפילו רק את השערות עצמן אחרת והרגל תתרומם, למשל. בעבודה תחת גורב, ביקש קיזילקן להחליף את התנועות השריריות המשמשות שממיות כדי לשלוט בדביקות שלהן באיזה "מתג" שבני האדם יוכלו לנצל בקלות. הפיתרון שלה: אור.
אחרי הכל, האור הוא מקור אנרגיה חופשי ונקי שניתן לשלוט בו בקלות מרחוק. זה הופך אותו ל"מתאים מאוד למיקרומניפולציה מדויקת ", אומר קיזילקן.
באמצעות קלטת השממית שכבר הייתה זמינה מסחרית, קיזילקן חיבר את הקלטת לסרט של אלסטומרים גבישיים נוזליים - חומר העשוי משרשראות פולימריות המתארכות כשהן נחשפות לאור אולטרה סגול. התארך מושך את שערות הקלטת השממית המלאכותיות למצב בו הם מאבדים את משיכתם. הקלטת מתנתקת אז מכל מה שהוא דבק בו, על פי מאמר שפורסם בשבוע שעבר בכתב העת Science Robotics .
כאשר הוא נחשף לאור UV, המבנה המולקולרי המשמש במכשיר החוקרים מעצב את עצמו מחדש, מכופף את קלטת השממית מהפריט המצורף. (אמרה קיזילקן וג'אן סטרובן / מדע רובוטיקה) בסרטונים שיצרו החוקרים, "מכשיר ההובלה המיקרו-מבנית המאוורר-ניתן-לשליטה במיקרו-ביו-השראה שלהם" (BIPMTD) הצליח להרים צלחות זכוכית ואפילו מבחנות ולשחרר אותן בקלות לאחר שזרק עליה אור UV.
"החומר הזה יכול לעשות שני דברים יחד", אומר קיזילקן: שניהם נדבקים ומשחררים. הוא רואה כי קלטת השממית המופעלת על ידי אור מהווה יתרון לעבודות מעבדה עדינות, ייצור תעשייתי ואולי אפילו עבור רובוטים להובלת חומרים. כדוגמה אחת בלבד, ניתן להשתמש בו כדי לשאת כימיקלים רעילים במבחנה ולהפיל אותם בבטחה באזור אחר ללא ידיים אנושיות מעורבות. לחלופין, זה יכול לאפשר למישהו לסדר את הקיר עם סרט שממית בלבד ונורה. רובוטי הצלה יוכלו יום אחד להשתמש בטכנולוגיה כדי לטפס על מבנים פגומים ולהציל אנשים.
המשתתפת אן סטוביץ, ביוכימאית מאוניברסיטת ברמן, מקווה לעבוד בעתיד על שינוי ה- BIPMTD לשימוש באורכי גל ארוכים יותר ופוגעים פחות, ובתקווה להתקדם בפיתוח מוצר בשנים הקרובות.
חוקר ההנדסה באוניברסיטת סטנפורד מארק קוטקוסקי, שלא היה מעורב במחקר זה, נזכר שראה הידבקות בהשראת שממית נשלטת על ידי כוחות מגנטיים, אלקטרוסטטיים ואחרים, אך זהו השימוש הראשון באור שראה. בעוד שהוא אוהב לראות את ההתפתחות החדשה ואת הפוטנציאלים שהיא מביאה, קוטקוסקי אומר שהוא היה רוצה לראות בדיקות נוספות לעמידות BIPMTD וכמה טוב הוא יכול להתאים את הכוחות והמשקולות הגדולות שישמשו ברובוטיקה וייצור.
אהרון פרנס, חוקר מעבדות הנעה של סילון הנפט של נאס"א, סייע לתכנן טכנולוגית אחיזה בהשראת שממית שאסטרונאוטים יוכלו להשתמש בהן כדי להרכיב חיישנים ולהלך על חלליות ללא רתמות מגושמות. Parness מסכים עם Cutkosky על האתגרים שעליהם BIPMTD צריך להתגבר.
"לפני עשר שנים, כולנו חשבנו שהפיכת החומר בהשראת השממית זה האתגר הגדול ביותר - וזה היה אתגר גדול מאוד - אבל בשנים האחרונות התברר כי המנגנונים שאנו משתמשים בהם מנצלים את ההשראה השממית. תכונות החומרים הן גם אתגר גדול מאוד ", אומרת פארנס, שלא הייתה מעורבת במחקר זה. "זו מערכת אחרת שבאמצעותה אנו יכולים לממש את הפוטנציאל הגדול של הדבקים בהשראת השממית."
