一种新的粘附技术借鉴了自然界中最强大的吸附装置之一:章鱼触手上的吸盘。来自弗吉尼亚理工学院和州立大学的研究人员模仿了章鱼的强大抓力和可控的释放,开发出一种能够处理多种物体的工具。这种工具可以用于水下结构的建造或提高辅助手套的使用效率。为什么章鱼的吸盘粘附力如此强大?在章鱼的每只触手上,每个吸盘都有一种称为漏斗状、可弯曲组织的形成。
通过独特的柔软曲率,吸盘可以快速粘附在各种表面上,包括弯曲、粗糙甚至是水下的物体。但是,不仅如此,它还可以同样轻松地脱离。正如Michael Bartlett及其团队在《先进科学》期刊中所述,他们结合了一个弯曲的橡胶杆和一个基于硅胶的粘附膜,通过增加或减少杆内部的气压来模拟这些能力。当他们从杆中抽走空气时,膜便吸附在物体上,使其能够被抬起。而当空气被有控制地引入杆中,这种“吸气”使得物体得以释放。
石头在水下堆叠:新结构的任务
“通过弯曲杆,我们能够与困难的表面接触,通过使膜的吸力开启或关闭,可以操控多种物体”,Bartlett说道。他与同事在水下对粗糙、复杂的物体进行了测试,如贝壳和岩石,并用它们建造了石塔,这样的任务通常只能手工完成。在实验中,有一块石头悬浮了一周后被有意释放,以测试吸盘装置的稳定性。“这些测试需要精确的释放能力,而我们想要的就是能够反复做到这一点”,Bartlett说。
“可切换的粘附材料是粘附技术的圣杯”,来自北达科他州立大学的Andrew Croll表示,他是一位专注于聚合物物理学的物理学家。虽然有在水下保持的粘合剂,但它们缺乏同样的直接控制。粘合膜例如必须手动粘贴和剥离。其他工具提供与新型吸附装置相同的“抓住和释放”方法,但仅在光滑、平坦的表面上有效。粘附技术的潜在用途
Bartlett的团队相信,他们的项目特别适用于海洋环境。
一名水下焊接工可以使用该技术防止自己在修理船只时被推离。但这种工具在水外也很有用。一位医生可能会使用该装置在手术期间暂时固定组织。或者它可以被整合到辅助工具中,使得任何人都能操作几乎任何日常物品,而无需考虑水分或物体的形状。“我们对未来充满期待,特别是当它可以帮助那些在日常任务中需要支持的人们时”,Bartlett说道。该团队的吸附技术尚未完全适用于日常生活。
Croll表示,如果设计更加简洁耐用,可能会更加有用。但通过改进设计,这项新型粘附技术有望成为家庭抽屉中的新常用工具。这篇文章由Jenna Ahart撰写。