Mikrostruktureret materiale med rumlig variation har kun friktion i én retning

Et team af forskere fra Stanford University og University of California har udviklet et mikrostruktureret materiale med rumlig variation, der kun forårsager friktion i én retning. I deres papir offentliggjort i Journal of the Royal Society Interface , gruppen beskriver inspirationen til det nye materiale og nogle mulige måder, det kan bruges på.

Arbejdet bygger på tidligere undersøgelser af gekkoer, som let kan fastgøres til en glasrude og derefter let adskilles. Denne evne skyldes seterne på gekko -tæerne, som kun griber i én retning-de hårlignende strukturer kurver alle kun på en måde. Når det er spredt, de griber. Men hvis de vendes, de glider let på glasset. I denne nye indsats, forskerne søgte at skabe et materiale, der replikerer denne struktur.

Materialet, som forskerne skabte, var lavet af en silikoneelastomer, der var formet til at have mikroskopiske kiler på overfladen. Når materialet placeres mod en anden overflade og trækkes i en retning, kilerne trækkes ned mod overfladen, forårsager mere gnidning. Men når materialet trækkes i den anden retning, det glider. Dette sker, fordi nogle af kiler (tilfældigt placerede) er lidt længere end de andre - når de trækkes i den modsatte retning, de krøller sig over de andre kiler, skubber dem væk fra overfladen, får materialet til at glide. Forskerne forklarer, at de tilfældigt placerede kiler er et eksempel på rumlig variation - noget man ser ret ofte i naturen, men meget sjældent i fremstillede materialer.

Forskerne bemærker, at rumlig variation gør det muligt for gekkoen at klatre i vinduer og giver iriser til nogle insekter. Det er også blevet fundet i nogle naturlige materialer, der udviser hydrofobicitet og andre, der har trækbekæmpelsesegenskaber. Forskerne bemærker, at det sjældent findes i fremstillingsprocesser, fordi behovet for tilfældighed øger produktionsomkostningerne.

For at teste deres nye materiale, forskerne lavede en inchworm -robot, der ikke behøver at tage fødderne op. I stedet, envejs friktionskarakteristikken tillod materialet at bevæge sig i en retning med et enkelt nedadskub i midten.

© 2019 Science X Network