Întrebări Frecvente Despre Aderenţele de tip Gecko
Gecko aderent are proprietăţi unice pe care nu le manifestă benzile adezive convenţionale
- Gecko adera la aproape orice suprafaţă, uscată sau umedă, netedă sau rugoasă, dură sau moale
- Aderenţa Gecko este unica în ceea ce priveşte autocurăţarea după folosirile repetate.
- Aderenţa Gecko poate fi oprită şi pornită mecanic. La alunecarea pe o suprafaţă, gecko îndreapta microfibrele astfel lărgind suprafaţa de adeziune. Prin scăderea tensiunii de glisare adeziunea poate fi eliberată.
- Principiile de cu materiale dure a aderenţelor lui Gecko sunt dependente în primul rînd de geometria fibrelor. Deci, adeziuni sintetice inspirate de Gecko pot fi făcute dintr-o gamă largă de materiale care pot rezista condiţii extreme ca temperaturile înalte. Pe viitor, aderenţele sintetice insipirate din Gecko vor putea fi netoxice, biocompatibile sau biodegradabile
- .Oare nu sunt degeţelele lui gecko lipicioase? Nu. Ele nu sunt lipicioase ca cleiul.
Dacă veţi atinge degeţelele unui gecko veţi simţi ceva neted şi moale. Dacă veţi apăsa degeţelul său pe o suprafaţă tare, el nu se va lipi. Aderenţa va avea loc doar în cazul în care vor fi antrenate microfibrilele, prin glisarea degeţelelor parallel cu suprafaţa (dacă degeţelele ar fi cleioase ca lipiciul, atunci pentru gecko ar fi complicat să meargă sau să alerge, aşa cum era să fie dificil chiar să ridice picioruşele)
Nu sunt oare însăşi fibrele gecko lipicioase? Nu. Substanţa din fibrele gecko naturale nu este lipicioasă
Porţunile terminale şi mijlocii ale microfibrilelor gecko sunt alcătuiue din cheratină, o protein dură (asemenea celei din unghii şi păr). La scara nanoscopică o fibră poate face un contact intim cu o arie foarte mică. Forţele intermoleculare cresc forţa adezivă cu o rată de la 1 până la 1000 nanoNewtoni.
- Nu ar trebui oare ca “lipiciul gecko” să fie făcut din ceva moale şi cleios? Nu, “lipiciul gecko” este făcut din material moale şi cleios care nu este prea asemănător cu cel natural.
În timp ce polimeri moi pot adera bine la multe suprafeţe, ele au mai multe dezavantaje în comparaţie cu gecko-banda realizate din materiale la fel de greu ca keratina din fibre naturale gecko. Este interesant de observat că în timp ce gecko matricile setal sunt confecţionate dintr-un material dur (în principal beta-keratina), matrice de fibre lungi, în unghi de keratina au o rigiditate echivalentă similar cauciucului. (Prin analogie, un soft saltea se poate face dintr-un material dur, cum ar fi de oţel, prin utilizarea de matrice încolăcit arcuri de oţel).- Polimerii uşori şi lipicioşi uşor acumulează în mediul poluat şi este dificil de a le curăţa. Prin contrast, autocurăţarea lui gecko îşi are origiea în perişorii săi duri de cheratină. Gîndiţi, cît de uşor o picătură de adeziv devine murdară şi îşi pierde proprietatea de a lipi.
- Materialele uşoare au tendinţa de a se uza mai repede. Gecko îşi pot folosi picioruşele adezive luni întregi pînă cînd nu năpîrleşte.
- Fibrele făcute din materiale lipicioase vor tinde sa se alipească reciproc, creind aderenţe ce nu se vor mai alipi la suprafeţe. Pentru a reduce sechestrarea, trebuie să fie crescută distanţa dintre fibre cu o ulterioară reducere a densităţii. O aranjare cu densitatea mai joasă cu fibrele care sunt mai lipicioase au o aderenţă la suprafeţe mai scăzută.
- Nu este oare adereţa gecko foarte strînsă? Nu. Ea nu este super strînsă
- Gecko trebuie să poată repede să-şi ataşeze şi să ia picioruşele de pe suprafaţă (Un gecko mic poate să alerge pe un perete vertical mai repede decît cu un metru per secunda ataşînd şi dezataşînd picioruşele mai mult decît de 20 de ori pe secundă)
O aderenţă prea puternică va scădea drastic viteza animalului. Aşa cum a fost arătat anterior, gecko cojeşte picioruşele de pe o suprafaţă extinzînd picioarele. Aceasta hiper extindere nu va lucra bine dacă picioarele vor fi prea lipicioase şi va fi greu de a le dezlipi.
- La contactul cu o suprafaţă neteda şi curată ca sticla, matrixul microfibrelor lui gecko va avea un contact mai mic decît contactul unui alt adeziv. Din momentul din care aderenţa e proporţională cu aria de contact, un adeziv convenţional va avea o putere de glisare mai mare ca matrixul microfibrelor. Chiar şi o bucată de cauciuc va adera bine la sticlă. Descoperirea că un material uşor sintetic aderă mai bine la o suprafaţă netedă decît gecko nu este surprinzătoare. O aderenţă mai bună la suprafeţe murdare şi rugoase – iată o provocare adevărată.
- Gecko trebuie să poată repede să-şi ataşeze şi să ia picioruşele de pe suprafaţă (Un gecko mic poate să alerge pe un perete vertical mai repede decît cu un metru per secunda ataşînd şi dezataşînd picioruşele mai mult decît de 20 de ori pe secundă)
O aderenţă prea puternică va scădea drastic viteza animalului. Aşa cum a fost arătat anterior, gecko cojeşte picioruşele de pe o suprafaţă extinzînd picioarele. Aceasta hiper extindere nu va lucra bine dacă picioarele vor fi prea lipicioase şi va fi greu de a le dezlipi.
- Dacă bandă “gecko adezivă” microscopică va lucra, nu este oare aceasta suficient? Nu, este o diferenţă mare dintre o unică nano-aderenţă de contact şi un emplastru ce lucrează pe un perimetru de un centimentru pătrat sau mai mult. Este foarte uşor de a face un singur contact cu o aderenţă înaltă. În lucrarea noastră din 2002 [Autum et al 2002], am demonstrat că scoaterea cu o forţă de 290 nanoNewtoni dintr-o singură matricei de poliester. S-a estimat că mărimea matricei este de aproximativ 350 nanomentri. Dacă vom plasa 200 milioane de matrixuri într-un centimetru pătrat şi ele vor face contact, atunci vom avea nevoie de 60 de newtoni penru 1 cm pătrat – aproximativ 6 atmosfere - o mare presiune adezivă. Astfel, este provocator de a face ca 200 de contacte sa lucreze simultan. Fără toate structurile ramificante ale lui gecko sau în conformitate cu altă ierarhie, va fi dificil să obţii un contact simultant. Este interesant să notăm că atuci cînd două suprafeţe rigide vin în contact, deobicei una vine în contact cu 3 puncte de pe cealalltă. Astfel 20 milioane de microfibrile pe un platou rigid nu vor face destule contacte cu o suprafaţă rugoasă pentru a face o aderenţă decentă.
- Trebuie oare ca un adeziv gecko-like să fie presat pe o suprafaţă pentru ca să se alipească? Nu, un adeziv gecko-like nu necesită să fie presat pe o suprafaţă să adere.
Dacă va exista necesitatea de a presa picioruşele, animalul nu va fi capabil să urce rapid dacă îi este necesar. În schimb, el mişcă picioruşele paralel cu o suprafaţă ce antrenează microfibrilele şi benzile. O bandă tipică transăparentă sau o bandă mascantă tipică foloseşte Adeziunea Sensibilă la Presiune şi necesită presiune pentru a lărgi suprafaţa. Sunt multe structuri adezive sintetice fibrilare care aderă doar cînd este aplicată o presiune înaltă. Aceste materiale pot fi utile pentru multe aplicaţii, dar ele nu sunt bazate pe principiile de adeziune gecko. Coeficientul de adeziune este rata dintre încărcarea maximum susţinută şi forţa aplicată pentru a lărgi adeziunea. Gecko are un coeficient de adeziune mai mare ca 8, dar multe adezive fibrilare au coeficientul de adeziune cu mult mai mic ca 1.
Un exemplu de adezive fibrilare care nu necesită presiune pentru a antrena fibrele este raportat în ianuarie 2008.Sliding-induced adhesion of stiff polymer, Interface 2008
K. Autumn a indentificat 7 proprietăţi - cheie a aderenţelor gecko.
Cele mai răspîndite mituri despre aderenţele gecko |