«Έξυπνο» υλικό που μπορεί να προσκολλάται και να αποκολλάται μέσω φωτός

Οι μηχανισμοί προσκόλλησης που παρατηρούνται στη φύση, όπως στις σαύρες gecko και άλλα είδη πλασμάτων που μπορούν πχ να περπατούν ανάποδα στο ταβάνι, έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα: 

Είναι πάντα εξαιρετικά δυνατοί και αποτελεσματικοί, και χωρίς να αφήνουν πίσω τους κατάλοιπα – και για αυτό επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Κιέλου διερευνούν πώς μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητά.

Ομάδα επιστημόνων από διάφορους κλάδους (επιστήμη υλικών, χημεία, βιολογία) κατάφερε να αναπτύξει ένα εμπνευσμένο από τη βιολογία προσκολλητικό υλικό, το οποίο μπορεί να ελέγχεται εξ αποστάσεως μέσω υπεριώδους φωτός.

Έτσι είναι δυνατή η ακριβής μεταφορά και κίνηση αντικειμένων σε μικροσκοπικό επίπεδο, κάτι που παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε τομείς όπως η ρομποτική, η βιομηχανία και η ιατρική τεχνολογία. Η έρευνα παρουσιάστηκε στο Science Robotics.

Στη φύση, μηχανικά ερεθίσματα όπως κινήσεις μυών διασφαλίζουν πως τα πόδια των ζώων προσκολλώνται σε επιφάνειες και μετά μπορούν να αποκολλούνται.

Οι επιστήμονες στο Κίελο χρησιμοποιούν φως για τον έλεγχο του τεχνητού αυτού μηχανισμού προσκόλλησης, τον οποίο δημιούργησαν εμπνεόμενοι από μοντέλα που υπάρχουν στη φύση.

«Το πλεονέκτημα του φωτός είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μεγάλη ακρίβεια. Είναι αναστρέψιμο, οπότε μπορεί να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται και μάλιστα πολύ γρήγορα» λέει ο Εμρέ Κιζιλκάν, ένας από τους ερευνητές.

Οι επιστήμονες στην αρχή ανέπτυξαν ένα ελαστικό πορώδες υλικό (LCE, liquid crystal elastomer) το οποίο κάμπτεται όταν φωτίζεται με υπεριώδες φως, λόγω της ιδιαίτερης μοριακής δομής του. 


Όταν γινόταν αυτό, παρατηρήθηκε πως όσο πιο πορώδες είναι το υλικό, τόσο πιο πολύ κυρτώνει.

Οι ερευνητές το αξιοποίησαν αυτό: «Λόγω των δομών τους, πορώδη υλικά μπορούν πολύ εύκολα να ενσωματωθούν σε άλλα υλικά» λέει ο Κιζιλκάν.

«Οπότε πειραματιστήκαμε για να δούμε τι συμβαίνει όταν συνδυάζουμε το ελαστικό υλικό, που αντιδρά καλά στο φως, με ένα εμπνευσμένο από τη βιολογία υλικό που έχει καλές προσκολλητικές ιδιότητες».

Το αποτέλεσμα ήταν ένα «έξυπνο» προσκολλητικό συνθετικό υλικό που ελέγχεται με το φως. 

Η επιφάνεια αποτελείται από μικροδομές προσκόλλησης σε σχήμα μανιταριού, σαν αυτές που μπορούν να βρεθούν στα πόδια κάποιων ειδών εντόμων. 

Επίπεδα ή τρισδιάστατα μικρά στοιχεία, όπως slides μικροσκοπίων ή γυάλινα σφαιρίδια μπορούν να προσκολληθούν και να σηκωθούν. Όταν το υλικό φωτίζεται με υπεριώδες φως, κυρτώνει.

Εξαιτίας του κυρτώματος της επιφάνειας όλο και περισσότερα στοιχεία προσκόλλησης αποκολλώνται από το αντικείμενο, το οποίο αφήνεται να πέσει.