Kopiering af gekkoers tæer

Gekkoer er berømte for deres evne til at gå op ad vægge og løbe hen over lofter. Den tørklæbende overflade på gekkoers tæer har inspireret mange forsøg på at kopiere denne evne i et kunstigt materiale. Isabel Rodríguez ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og kolleger ved Nanyang Technological University i Singapore har nu lavet en af ​​de tætteste efterligninger af gekkotæer endnu, og vist, at den har de egenskaber, der matcher.

Gekkoernes evne til at klamre sig til overflader skyldes ikke lim, men de millioner af mikroskopiske hår, der dækker overfladen af ​​deres tæer. Hvert hår har en forgrenet, hierarkisk struktur - mod dens spids, hver fiber bryder i flere underfibre, som igen bryder i hundredvis af fibriller på 100-200 nanometer i diameter. Denne struktur sikrer et højt overfladeareal, som hjælper gekkoen til at klynge sig til væggen. Ud over, hårene bliver mere fleksible, når de bliver tyndere, som hjælper med at maksimere antallet af fibriller i kontakt med væggen.

Rodríguez og hendes medarbejdere har med succes efterlignet denne hierarkiske struktur gennem brugen af ​​en anodiseringsteknik, der gør det muligt at ætse forgrenede nanoporer kontrollerbart ind i ark af aluminiumsfolie - en proces, de brugte til at danne skabeloner til at skabe den tørre klæbende overflade. Disse skabeloner blev stemplet ind i plader af polycarbonatplast ved hjælp af en proces kendt som kapillær kraft-assisteret nanoimprinting, danner en behåret polycarbonatoverflade.

For at evaluere kvaliteterne af den hierarkiske hårstruktur, forskerne skabte to separate overflader:en med enkle, uforgrenede hår; og en, hvor hårene forgrenede sig ved deres spidser for at danne nanoskopiske fibriller (billedet), der ligner dem, der findes på gekko-tåpuder. De fandt ud af, at den blotte adhæsionskraft af det forgrenede materiale var 150 % større end det lineære materiales.

"Et af de vigtigste resultater fra undersøgelsen er indsigten i, hvordan fibrillerne kan laves ved hjælp af en simpel proces, ” siger Rodríguez. "Der har været rapporter om andre hierarkiske strukturer fremstillet i polymerer, men de fremstillingsmetoder, de bruger, er ret dyre og komplicerede og ikke egnede til stor skala.” De relativt høje omkostninger ved tidligere forsøg skyldes den måde, skabelonen er lavet på - et problem, som teamet nu har overvundet ved hjælp af deres porøse aluminiumoxidskabelonteknologi . "Vores forgrenede, porøs skabelonfremstilling er ligetil og gør det muligt at fremstille store områder af gekko-lignende strukturer til lave omkostninger, ” tilføjer hun.