Sticky Science: Tokek Jari Kaki Tokek Perekat Yang Tidak Kehilangan Keluguannya


Pada blush on pertama, mungkin terlihat bahwa robot merangkak di dinding dan tokek tidak memiliki banyak kesamaan. Yaitu, sampai Anda melihat dari dekat bagaimana masing-masing menempel pada permukaannya memanjat, dengan ribuan rambut kecil menempel dan melepaskan untuk memberikan traksi penangkal gravitasi

Pada blush on pertama, mungkin terlihat bahwa robot merangkak di dinding dan tokek tidak memiliki banyak kesamaan. Yaitu, sampai Anda melihat dari dekat bagaimana masing-masing menempel pada permukaannya memanjat, dengan ribuan rambut kecil menempel dan melepaskan untuk memberikan traksi penangkal gravitasi.
Perbedaan terbesar adalah bahwa kadal kecil telah bergerak dengan cara ini selama jutaan tahun, sedangkan para peneliti selama dekade terakhir telah mencoba untuk meniru fenomena alam ini dalam ciptaan mekanik mereka. Para peneliti di University of California, Berkeley, melaporkan secara online bulan lalu di Langmuir, sebuah jurnal dari American Chemical Society, keberhasilan terbaru dalam bidang bio-mimicking ini dengan pembuatan perekat bertatahkan serat mikro seperti rambut yang membersihkan diri dari puing-puing sebagai mereka bergerak sepanjang permukaan.
Perekat seperti itu, ketika diaplikasikan pada ban robot semua medan, dapat memungkinkannya untuk melompati dinding dan melintasi langit-langit, mungkin dalam mencari korban selamat setelah bencana, kata Ron Fearing, profesor teknik elektro dan komputer UC Berkeley ilmu dan kepala tim peneliti mengembangkan materi baru. "Tokek adalah salah satu makhluk terbesar yang dapat menempel dan bergerak sangat cepat di permukaan, " katanya. "Ia melakukan ini dengan menghidupkan dan mematikan perekatnya."
Setiap jari tokek - mereka memiliki lima kaki - mengandung ribuan microhairs, yang umumnya berdiameter 100 mikron dan berdiameter lima mikron, menurut Fearing. (Sebuah mikron berukuran sekitar empat ratus ribu inci). Kemampuan microhair untuk melekat berasal dari menyentuh, menyeret, dan menggigit permukaan, daripada menekannya (seperti yang dilakukan pita perekat). Karena rambut berada pada sudut pada kaki tokek, ia menyentuh permukaan ketika bergerak ke satu arah, tetapi bisa dilepaskan dari permukaan itu ketika bergerak ke arah yang berlawanan. "Kalau dipikir-pikir, itu masuk akal, " tambahnya. "Kakinya seharusnya hanya menempel ketika mereka menginginkannya."
Sedangkan rambut di kaki tokek terbuat dari protein keratin (komponen utama rambut, kulit, dan kuku manusia), Fearing dan timnya membuat rambut mereka dari polimer polipropilen. Ini memberi mereka cukup kekerasan untuk dikemas bersama di atas selembar plastik putih 0, 4 - 0, 8 inci (satu kali dua sentimeter) yang mereka rancang untuk mensimulasikan kaki tokek. Mereka menempelkan potongan plastik pada sepotong kaca yang dipegang dalam posisi vertikal, dan kemudian menempelkan sedikit beban pada tambalan. Setelah mencatat berat maksimum yang bisa ditambal patch sebelum terlepas, para peneliti memasang kembali patch dan menambahkan lebih banyak berat. "Setelah setiap pengujian, ada peningkatan bertahap dalam beban yang dapat dipertahankan, menunjukkan bahwa partikel yang terkontaminasi sedang dihapus, " kata Fearing. Tujuannya adalah untuk membuat perekat yang memiliki daya rekat yang mirip dengan tokek, yang dapat menahan gaya sekitar 64, 5 Newton per inci persegi (10 Newton per sentimeter persegi).
Para peneliti mengangkat taruhan selama percobaan mereka dengan menyebarkan puing-puing mikroskopis pada permukaan kaca di mana jari tokek buatan terhenti. Hal ini dilakukan untuk mempelajari seberapa baik rambut sintetis dapat menghilangkan kotoran dan mempertahankan adhesi mereka ketika mereka terlepas dan menempel kembali ke permukaan. Dengan setiap langkah yang disimulasikan, dirancang untuk memberikan gaya yang mirip dengan langkah tokek, semakin banyak partikel yang jatuh. Setelah 30 langkah simulasi, perekat turun sekitar 60 persen dari partikel yang telah dikumpulkan saat "berjalan".
Kaset perekat konvensional dengan cepat terkontaminasi dengan partikel yang disentuhnya dan tidak menumpahkan sebagian besar partikel tersebut ketika pita dilepas, yang berarti ada lebih sedikit perekat yang tersedia jika pita tersebut digunakan kembali.
Pekerjaan di UC Berkeley, yang didanai selama dekade terakhir oleh $ 2 juta dari organisasi pemerintah termasuk National Science Foundation dan Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), dibangun berdasarkan penelitian yang dipimpin oleh Kellar Autumn, seorang profesor biologi asosiasi di Lewis & Clark College di Portland, Ore., yang menentukan bahwa tokek menjaga kakinya lengket tetapi bersih dengan menumpahkan partikel kotoran pada setiap langkah. Penelitian lain di bidang ini dimulai pada tahun 2003 di Inggris, ketika para ilmuwan Universitas Manchester menciptakan perekat prototipe — 0, 155 inci persegi (satu sentimeter persegi) —dengan susunan bulu-bulu polimida yang dibuat dengan mikro yang melekat pada alas yang fleksibel.
Para peneliti sekarang sedang menguji kemampuan adhesif mereka untuk menempel pada permukaan kasar, di mana lebih sedikit rambut yang dapat melakukan kontak. Salah satu solusi yang mungkin untuk ini adalah membuat rambut sintetis dengan serat lebih kecil yang menonjol dari ujung rambut ke arah yang berbeda, memberikan setiap rambut lebih banyak gigitan ke permukaan yang tidak rata. Takut dan rekan-rekannya akan mengerjakan ini sampai akhir tahun.
Selain menyediakan daya tarik untuk robot, perekat yang dapat digunakan kembali memiliki sejumlah kegunaan praktis dalam produk kantor, pakaian, dan bahkan prosthetics yang dapat dikenakan. Misalnya, bingkai foto bisa dipasang di dinding tanpa paku atau lem dan kemudian dipindahkan tanpa meninggalkan lubang atau residu lengket di dinding. "Lihatlah sepatu, " tambah Fearing. "Bagaimana dengan sesuatu yang mencegahnya tergelincir di ubin basah? Tokek berjalan di atas daun basah dan bahkan dapat menempel pada permukaan di bawah air."