سال‌هاست که دانشمندان تلاش می‌کنند، موادی مهندسی کنند که ربات‌ها را در تقلید از توانایی مارمولک برای صعود از دیوارها و پنجره‌ها و یا هر سطح دیگری کمک کنند. اکنون یک گروه تحقیقاتی در آمریکا یک ماد&#۱۷۲۸ نانولوله‌ای را توسعه داده است که نه تنها مانند پای مارمولک چسبنده است؛ بلکه چسبندگی آن ده برابر بیشتر است.
نانو‌ساختاری چسبنده‌تر از پای مارمولک
سال‌هاست که
دانشمندان تلاش می‌کنند، موادی مهندسی کنند که ربات‌ها را در تقلید از توانایی
مارمولک برای صعود از دیوارها و پنجره‌ها و یا هر سطح دیگری کمک کنند. اکنون یک
گروه تحقیقاتی در آمریکا یک مادۀ نانولوله‌ای را توسعه داده است که نه تنها مانند
پای مارمولک چسبنده است؛ بلکه چسبندگی آن ده برابر بیشتر است.
اگر شما از نزدیک به پای یک مارمولک نگاه کنید، ساختاری شبه‌جنگلی منظم را خواهید
دید: تقریباً نیم میلیون موی ریز که هر کدام در انتها به صدها نوک کاردکی‌شکل و
نازک تبدیل می‌شود. هنگامی که این نوک‌ها با یک سطح تماس پیدا می‌کنند، نیروهای
واندروالس قوی بین آنها و سطح القا می‌شود که باعث چسبیدن پای مارمولک به سطح
میشوند.
در گذشته دانشمندان تلاش کرده‌اند که ساختار این موها را با ساخت آرایه‌هایی از
الیاف پلیمری کپی‌برداری کنند. اما این آرایه‌ها می‌توانند فقط تا کمتر از یک‌سوم
چسبندگی پای مارمولک را ایجاد کنند. اگرچه نانولولهها برای این کار بهتر هستند،
اما تکرار ساختار ظریف نوک موهای مارمولک مشکل است.
این گروه تحقیقاتی به رهبری زانگ لین وانگ از مؤسسۀ فناوری جرجیا، با ترسیب بخار
شیمیایی یک گاز اتیلن- هیدروژن-آرگون روی یک بستر سیلیکونی، ساختاری ساخته‌اند که
حداکثر شباهت را با پای مارمولک دارد. این محققان با قراردادن یک کاتالیست آهن روی
این بستر و کنترل دما و مدت ترسیب، آرایه‌ای از نانولوله‌های عمودی با نوک‌های ریش‌ریش‌شده
و حلزونی تولید کرده‌اند.
وانگ و همکارانش در آزمایش روی سطوح شیشه‌ای، پلاستیکی و ماسه‌ای، متوجه شدند که
مواد نانولوله‌ای‌شان نیروهای چسبندگی حدود صد نیوتن بر سانتی‌متر مربع، از خود
نشان می‌دهد که تقریباً ده برابر بزرگ‌تر از چسبندگی پای یک مارمولک است. این نیروی
چسبندگی برای معلق نگه داشتن یک کتاب با وزن ۵/۱ کیلوگرم از یک سطح ۱۶ میلی‌متر
مربعی، به قدر کافی قوی است. این محققان قصد دارند در کار بعدی خود، سطح نانولولهها
را با پلیمرها، پروتئین‌ها و… اصلاح کنند و نانولوله‌های چسبنده‌ای تولید کنند که
بتوانند به سطوح گوناگونی بچسبند.
یکی از مزایای روش ساخت این محققان این است که از لیتوگرافی پرهزینه استفاده نمی‌کند؛
البته هزینه ساخت نانولوله‌های کربنی نیز هنوز ارزان نیست. مزیت اساسی‌تر ماده وانگ
و همکارانش این است که در همه جهت‌ها چسبندگی قوی ندارد. اگر این ماده به یک دیوار
بچسبد، در برابر کشیدن به‌سمت پایین مقاومت خواهد کرد؛ اما اگر مستقیماً(در جهت
افقی) کشیده شود، نانولولهها می‌توانند یکی یکی از سطح دیوار جدا شوند. این همان
خاصیتی است که پای مارمولک دارد و به مارمولک اجازه می‌دهد تا از دیوار معلق مانده،
قادر به حرکت دادن سریع پاهایش به اطراف باشد.
این محققان اکنون به دنبال بهینه کردن این نانوساختار هستند؛ به‌طوری که بتوانند
دستکش‌های مرد عنکبوتی را بسازند. نتایج این تحقیقات در مجله Science منتشر شده است.
