Een team van onderzoekers van Stanford University en de University of California heeft een microgestructureerd materiaal ontwikkeld met ruimtelijke variatie die wrijving in slechts één richting veroorzaakt. In hun paper gepubliceerd in Tijdschrift van de Royal Society Interface , de groep beschrijft de inspiratie voor het nieuwe materiaal en enkele mogelijke manieren waarop het kan worden gebruikt.

Het werk bouwt voort op eerdere studies over gekko's, die gemakkelijk aan een ruit kan worden bevestigd en vervolgens gemakkelijk kan worden gescheiden. Dit vermogen is te danken aan de setae op gekkotenen, die maar in één richting vastgrijpen - de haarachtige structuren buigen allemaal maar op één manier. Wanneer uitgespreid, ze grijpen. Maar als ze worden omgedraaid, ze glijden gemakkelijk over het glas. In deze nieuwe poging de onderzoekers probeerden een materiaal te maken dat deze structuur repliceert.

Het materiaal dat de onderzoekers creëerden, was gemaakt van een siliconenelastomeer dat is gebeeldhouwd om microscopisch kleine wiggen op het oppervlak te hebben. Wanneer het materiaal tegen een ander oppervlak wordt geplaatst en in één richting wordt getrokken, de wiggen worden naar de oppervlakte getrokken, waardoor er meer wrijving ontstaat. Maar wanneer het materiaal in de andere richting wordt getrokken, het glijdt. Dit gebeurt omdat sommige wiggen (willekeurig geplaatst) iets langer zijn dan de andere - wanneer ze in de tegenovergestelde richting worden getrokken, ze krullen over de andere wiggen, ze van het oppervlak wegduwen, waardoor het materiaal gaat schuiven. De onderzoekers leggen uit dat de willekeurig geplaatste wiggen een voorbeeld zijn van ruimtelijke variatie - iets dat vrij vaak in de natuur wordt gezien, maar zeer zelden in gefabriceerde materialen.

De onderzoekers merken op dat ruimtelijke variatie de gekko in staat stelt om ramen te beklimmen en kleuren geeft aan sommige insecten. Het is ook gevonden in sommige natuurlijke materialen die hydrofobiciteit vertonen en andere die anti-sleepeigenschappen hebben. De onderzoekers merken op dat het zelden wordt aangetroffen in productieprocessen omdat de behoefte aan willekeur de productiekosten verhoogt.

Om hun nieuwe materiaal te testen, de onderzoekers maakten een inchworm-robot die zijn pootjes niet hoeft op te tillen. In plaats daarvan, door de wrijvingskarakteristiek in één richting kon het materiaal in één richting bewegen met een eenvoudige neerwaartse druk in het midden.

© 2019 Wetenschap X Netwerk