I peli fini sulle piante dei piedi dei gechi consentono alle lucertole di arrampicarsi con facilità sulle superfici verticali. I ricercatori di polimeri UA hanno scoperto una colla sintetica (nanotubi di carbonio) con un potere di adesione quasi quattro volte superiore a quello dei peli di geco. Ora gli scienziati rivelano perché la versione mimica offre la sua notevole capacità di resistenza.
Non molto tempo dopo il dottor Ali Dhinojwala, presidente del Dipartimento di Scienze dei Polimeri dell'Università di Akron, svelato il segreto (bene, peli appiccicosi) dietro la notevole adesione dei piedi di geco, lui e altri ricercatori hanno inventato una replica sintetica:i nanotubi di carbonio. Ora, cinque anni dopo quella prima scoperta, la base del successo di questi nanotubi è pubblicata nel 12 ottobre, 2010, numero dell'American Chemical Society's Nano lettere .
Mentre la storia dei nanotubi è di successo, non tutti i nanotubi di carbonio sono uguali, né è la prestazione di adesione individuale di ciascun filo, secondo Dhinojwala. Sebbene Dhinojwala e lo studente laureato in scienze dei polimeri UA Liehui Ge abbiano determinato che questi peli di carbonio di 8 nanometri di diametro - ciascuno 2, 000 volte più piccolo del diametro di un capello umano:aderisce con forza al vetro e a substrati simili, hanno approfondito la loro ricerca per scoprire perché alcuni fili hanno una presa più salda di altri.
Ottenere una presa sull'adesione
I risultati degli scienziati dell'UA, in collaborazione con Lijie Ci e Anubha Goyal, ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Scienza dei Materiali della Rice University; Rachele Shi, Stagista UA Research Experience for Undergraduates (REU); e L. Mahadevan, professore di matematica applicata e professore di biologia organismica ed evolutiva all'Università di Harvard, rivelano che più morbido è il nanotubo, maggiore è la sua adesione.
Utilizzando una combinazione di meccanismi, resistenza elettrica e microscopia elettronica a scansione (SEM) per studiare il contatto tra i capelli di un gran numero di nanotubi di carbonio allineati verticalmente con substrati di vetro o silicio, i ricercatori hanno scoperto che i nanotubi morbidi si stringono e si curvano quando viene applicata la pressione, contribuendo alla loro forza adesiva.
“Abbiamo scoperto che il diametro dei tubi è un parametro importante per l'adesione perché dobbiamo bilanciare l'adesione e la rigidità alla flessione dei tubi, "Dice Ge. “Inoltre, se applichi una pressione elevata, i tubi si piegano e si piegano e creano un'area di contatto più ampia con la superficie, che è la ragione per una maggiore adesione.”
L'adesivo secco, a differenza delle controparti a colla liquida, promette un uso di successo in condizioni atmosferiche e termiche estreme e in altre applicazioni che presentano sfide.
“Gli adesivi per gechi a base di nanotubi di carbonio apriranno opportunità per l'utilizzo di questi materiali su robot, scalare pareti verticali, e potrebbe effettivamente essere utilizzato nello spazio esterno (condizione di vuoto) perché questi materiali si attaccano senza colla liquida, "Dhinojwala dice.
