Hvordan virker gekkotape?

For at løse praktiske problemer, nogle gange er alt, hvad vi skal gøre, at studere naturen. Et ofte citeret eksempel er gekkoen, et lille dyr kendt for den fænomenale klæbestyrke i sine fødder, som gør det muligt at gå på vægge og endda lofter. Fænomenet førte til gekkotape, et stærkt klæbende gør-det-selv-tape. Dens navn antyder, at tapen og gekkoen klæber på lignende måder, men er den underliggende fysik virkelig den samme?

For gekkoen er dens klæbrighed, eller vedhæftning, er forårsaget af små søjler i dens fødder. De elektriske kræfter mellem molekylerne i disse fødder og overfladen, som gekkoen går på - de såkaldte Van der Waals-kræfter - gør det muligt for gekkoen at klæbe til næsten enhver overflade. I løbet af de sidste tyve år, en masse forskning blev udført for at skabe syntetiske versioner af dette system - og tilsyneladende med succes:man kan nu købe gekkotape, en dobbeltsidet tape, hvis navn antyder, at den bruger de samme principper som gekkofødder.

Gecko tape:et nærmere kig

Men er det virkelig tilfældet? UvA-forskere Hans Terwisscha-Dekker, Marion Grzelka, Simon Lépinay og Daniel Bonn besluttede at undersøge, hvordan gekko-lignende gekkotape virkelig fungerer. Til at starte med, de studerede overfladen af ​​båndet ved hjælp af et mikroskop, og så sandelig små søjler, ligner dem i gekkoens fødder. Næste, de målte adhæsionsenergien mellem gekkotape og glas.

Det blev klart, at gekkotape faktisk er mere klæbrig end almindelig dobbeltsidet tape på glas. Men er gekkobåndets fysik også den samme som gekkofødderne? Efter at forskerne havde fjernet søjlerne af gekkotapens overflade, der var en overraskelse:Tapen viste stadig den samme mængde vedhæftning. Det så ud til, at der skete noget, der ikke havde meget med gekkoen at gøre.

For at finde ud af, hvad der foregik, forskerne undersøgte kontaktfladen mellem tapen og glasset under eksperimentet - det vil sige:mængden af ​​mikroskopisk overflade, hvor de to materialer virkelig rører ved. Det viste sig, at med og uden søjler, der var en meget større kontaktflade mellem gekkotapen og glasset end ved almindelig dobbeltklæbende tape. pr. arealenhed af 'sand kontakt, ' begge slags tape var mere eller mindre lige klistrede.

Blødere tape

Konklusionen:Søjlerne på gekkotapen spiller ingen rolle for dens klæbestyrke. Dette er i skarp kontrast til gekkoen selv, som gør væsentlig brug af søjlernes overfladestruktur. På trods af dens ligheder med den rigtige gekko, gekkotape fungerer derfor på samme måde som almindelig tape:Vedhæftningen skyldes lim, ikke af Van der Waals styrker.

Hvorfor virker gekkotape så meget bedre? Det viser sig, at det er tapens blødhed, der gør dens kontaktflade større end normal tapes, får det til at klæbe mere. Det svarer igen til, hvad gekkoen gør:Ved at bruge søjlestrukturen, dyret maksimerer også kontaktfladen – selvom det bruger meget forskellig fysik til at opnå dette.