Mer klebrig enn gekkoføtter

Gekkoer er små øgler som kan dingle fra taket etter en tå. Øgleføttene er inspirasjonen bak en nylaget nanoteip som er ti ganger mer klebrig.

Spiderman burde kanskje kjøpe nye hansker og støvler snart. Klebrige, men ikke klissete, materialer som etterligner gekkoføtter blir nemlig stadig bedre.

Gekkoer kan klatre på hva det skal være. Du har kanskje sett dem pile langs en vegg, eller tvers over taket. Forklaringen er millioner av mikroskopiske hår (seta), som gekkoene har under føttene.

Flisete hår

Litt som flisete hår, deler disse hårene seg i enden, i mellom 100 og 1000 enda mindre tupper. Disse hårtuppene er så små at de bare er synlige i elektronmikroskop.

Hårene virker på en spesiell måte når de kommer i kontakt med en overflate. Det er snakk om noen molekylære krefter kalt Van der Waalske krefter.

Ubalanserte elektriske ladninger rundt molekyler tiltrekker hverandre. Ladningene svinger, og effekten er at molekyler blir dratt sammen – for eksempel molekylene på en gekkofot, og molekylene på en glatt vegg.

Vinkelen er viktig

Gekkoer har dessuten utviklet en unik måte å rulle disse hårene ned på overflaten, for så å skrelle dem av igjen. Når gekkoen fester seg til en overflate, retter den ut tærne litt som en festblåse som ruller seg ut når du blåser i den.

"Gekkoen kan henge i taket etter bare ei tå"
"Gekkoen kan henge i taket etter bare ei tå"

Men hvordan kommer den seg løs? En gekko som løper må feste og frigjøre føttene sine rundt 15 ganger i sekundet.

Forskere har funnet ut at de små hårene løsner når vinkelen mellom håret og overflaten endres. Vinkelen er viktig for å kontrollere både gripingen og slippingen.
Dette har forskerne nå klart å bake inn i den nye gekkoteipen.

Grip og slipp

De siste årene har forskjellige grupper jobbet med å etterligne gekkohårene ved hjelp av strukturer laget av polymerer eller karbon-nanorør.

Nå har amerikanske forskere kommet opp med en struktur som skal ha tre ganger gripekraften til den tidligere rekorden. Dette er samtidig ti ganger gekkoføttenes evne til å motstå kraft i bestemte retninger.

Slik kan vi se for oss fremtidens kunstige gekkoføtter med evnen til å holde dønn fast i vertikale overflater, men samtidig evnen til å slippe taket når vi ønsker det.

Bruksområder

Forskerne mener dette kan ha mange teknologiske bruksområder. Det kan for eksempel brukes til å koble sammen elektroniske enheter. Karbon-nanorør kan lede strøm og varme.

Dermed kan behovet for sveising elimineres, mener de.

Gekkoteipen kan også erstatte andre klebestoffer ute i det tørre verdensrommet hvor dagens klebestoffer fort tørker opp. Den nye tapen vil ikke ha slike problemer.

Flokete topper

Den nye gekkoteipen er laget av nanorør med flere vegger, som står i rekker og har krøllete, flokete topper.

Gekkotape (Illustrasjon: Science/AAAS)
Gekkotape (Illustrasjon: Science/AAAS)

Forsker Zhong Lin Wang sammenligner toppene med spaghetti eller en jungel av slyngplanter. De etterligner altså strukturen i ekte gekkoføtter.

Når disse toppene presses mot en vertikal overflate, retter nanorørflokene seg ut langs overflaten.

Dette betyr en dramatisk økning i kontakten mellom nanorørene og overflaten. Dermed maksimeres De van der Waalske kreftene som finner sted på atomnivå.

Når materialet løftes av overflaten i en retning som er parallell med nanorørene under flokene, er det bare tuppene som er i kontakt med overflaten og tiltrekningskreftene minimeres.

Testet

Forskerne har testet gekkotapen på forskjellige overflater, som glass, polymer, teflon og til og med røffe overflater som sandpapir.

De målte tiltrekningskrefter på opp til 100 Newton per kvadratcentimeter i den ene retningen retningen. I den normale retningen var klebekreftene på rundt 10 Newton per kvadratcentimeter.

(Illustrasjon: Liangti Qu)
(Illustrasjon: Liangti Qu)

Mens klebrigheten økte i den ene retningen når lengden på nanorørene økte, så spilte ikke dette noen rolle for klebekreftene i den andre retningen.

Gekkosko?

Men er det realistisk at du og jeg kan få oss gekkosko til å klatre på veggen med?

Kanskje ikke. Forskerne har enda ikke funnet ut hvor mye gekkotape som trengs for å holde på et menneske i spidermandrakt.

- Fordi overflatene kanskje ikke er ensartede, kan det hende at klebekraften som produseres av et større stykke ikke øker lineært med størrelsen.

- Det er mye vi fortsatt må lære om kontakten mellom nanorør og forskjellige overflater, sier Liming Dai i en pressemelding.

Referanse:

Liangti Qu, Liming Dai, Morley Stone, Zhenhai Xia, and Zhong Lin Wang; Carbon Nanotube Arrays with Strong Shear Binding-On and Easy Normal Lifting-Off; Science 10. oktober 2008; 238-242; vol. 322. no. 5899, DOI: 10.1126/science.1159503.

Lenker:

Georgia Institute of Technology: Researchers improve dry adhesive based on carbon nanotubes
 

Powered by Labrador CMS