چسب‌های خود تمیز‌شونده با الهام از پای مارمولک‌ها

حتما تاکنون با مارمولک‌ها و قابلیت فوق‌العاده‌ی آن‌ها در راه‌رفتن بر روی سطوح عمودی مواجه شده‌اید. دانشمندان با الهام‌گیری از نحوه‌ی عملکرد پای این جانوران توانسته‌اند چسبی طراحی کنند که می‌تواند تقریباً به هر سطحی بچسبد و البته درست مشابه با پای مارمولک‌ها به سادگی نیز جدا شود.

بر خلاف چسب‌هایی که تاکنون ساخته شده‌اند پای مارمولک‌ها می‌تواند تا هزاران بار چسبیدن و باز شدن تاب بیاورد، بی آنکه قدری از کیفیت چسبندگی آن کاسته شود. هم اکنون پژوهشگران در دانشگاه Carnegie Mellon با همکاری بنیاد فناوری Karlsruhe در آلمان موفق شده‌اند قدمی دیگر به سمت کاربردی‌شدن این چسب‌ها با ارائه قابلیت خود تمیز‌شوندگی بردارند.

پاهای مامولک‌ها این قابلیت خارق‌العاده خود را مدیون میلیون‌ها تارموی ریزی هستند که قادرند به صورت موقت به سطح مورد نظر در مقیاس مولکولی متصل شده و توسط نیروی جاذبه‌ی واندروالسی بین خود چسبندگی ایجاد کنند. هنگامی که مارمولک به سمت جلو قدم بر می‌دارد، در اثر اصطکاک ایجاد شده توسط نیروی کشش پا با سطح زیرین، بیشتر ذرات بزرگی که این مویچه‌ها را آلوده کرده اند پاک می‌شوند و ذرات کوچک‌تر نیز به داخل آن‌ها رفته و به سطح پوست مارمولک می‌رسند؛ در نتیجه دخالتی در سازوکار چسبندگی نکرده و ضمناً پای مارمولک نیز همواره تمیز خواهد بود! این همان ساز‌و‌کار خود تمیز شوندگی است که پژوهشگران در پی تقلید از آن هستند.

دانشمندان برای دستیابی به مدلسازی مناسب ، در سه اندازه مختلف ساختارهای الاستیک قارچ مانندی را ساختند و به جای ذرات از گلوله‌های شیشه‌ای ریزی استفاده کردند که بر روی صفحه‌ای پخش شده بودند. سپس آن‌ها تکه‌ای از چسب را بر روی صفحه فشار دادند، به صورت جانبی کشیدند و سپس کندند که درست مشابه با روش قدم برداشتن مارمولک هاست.

در حالتی که اندازه‌ی مویچه‌ها از قطر ذرات شیشه‌ای کوچک‌تر بود، چسب قدرت چسبندگی خود را پس از تماس با صفحه از دست داد؛ اما پس از هشت تا 10 بار استفاده، تا 80 الی 100 درصد قدرت خود را بازیابی کرد. علت این برگشت قدرت چسبندگی خاصیت خودتمیز شوندگی بود که با تقلید از سازوکار راه رفتن مارمولک به دست آمده بود.

هنگامی که اندازه‌ی مویچه‌ها از قطر ذرات بیشتر بود ذرات به جای چسبیدن بر روی آن‌ها بیشتر تمایل داشتند که در بین مویچه‌ها قرار بگیرند. البته از آن جایی که چین و چروک‌ها پوست مامولک در اینجا بازسازی نشده بود، خاصیت خود تمیز‌شوندگی نیز در اینجا دیده نشد و تنها یک سوم قدرت چسب پس از کاربردهای متوالی باقی ماند. به همین جهت دانشمندان معتقدند که مویچه‌های کوچک‌تر –در ابعاد نانومتری- خاصیت خود تمیز‌شوندگی بهتری را از خود نشان می‌دهند. هم اکنون دانشمندان توانسته اند چین و چروک‌های پوست مارمولک را در آزمایشگاه بازسازی کنند و امیدوارند بتوانند در ادامه از آن برای آزمایش چسب‌هایشان استفاده کنند.

امید می‌رود این فناوری در ساخت چسب‌های طبی، چسب‌های با قابلیت مصرف چند‌باره و البته ساخت ابزارها و ربات‌های بسیار پیشرفته به کار رود. با وجود قابلیت‌های فراوانی که این فناوری دارد، می‌توان حتی روزی را متصور شد که مرد عنکبوتی دیگر یک افسانه نباشد و بتوان به راحتی با استفاده از دستکش‌های مارمولکی "ماموریت غیر ممکن" از هر سطحی بالا رفت! نتایج این پژوهش در نشریه علمی Interface به چاپ رسیده است.

دیدگاه‌های خود را در خصوص این فناوری در بخش نظرات، با ما و سایر دوستان در میان بگذارید.