Augšpus fasādes pēc gekonu stila

Pirmais cilvēks kāpj astoņus metrus stikla fasādes ar nanostrukturētu kāpšanas palīglīdzekli

Ar gekoškinu pārklāti airi kāpējnieku tur uz stikla fasādes, zirglietas ir paredzētas tikai drošībai. © DARPA
lasīt skaļi

Bionisko kāpšanas palīglīdzeklis: Pirmoreiz cilvēks ir uzkāpis uz stikla fasādes tikai ar divu nanostrukturētu līmju lāpstiņu palīdzību. Holivudas triks filmā “Neiespējamā misija 4” ir gandrīz realitāte. Viltība aiz tā: Kāpšanas palīglīdzekļos tiek izmantots geko pēdu princips, kurā nanodaļi nodrošina nepieciešamo saķeri. Tas bija pat pietiekami, lai kāpējs ar 20 kilogramiem bagāžas paliktu uz fasādes.

Geko ir īsti alpīnisti: viņi var kāpt pa sienām un pat stikla rūtīm un pat staigāt otrādi uz griestiem. To ļauj izdarīt hierarhiski strukturētu piesietu matu sistēma uz kājām. Van der Waals spēki, kas darbojas starp virsmu un matiņiem, uztur pietiekami stipru geko pēdu, bet arī nodrošina, ka ķirzaka var viegli atkal novilkt pēdu no zemes.

Mērogošana ir problēma

"Tad ir tikai likumsakarīgi, ka DARPA meklēja iedvesmu no gekoniem, lai labāk pārvarētu šķēršļus, " sacīja Metjū Gudmens, Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūras (DARPA) Z-Man programmas direktors, viens no Aizsardzības departamenta. ASV bāzēta pētījumu aģentūra. Konkrēti, projekta Z-Man pētnieki meklēja veidus, kā karavīri varētu labāk pielāgot fasādes pilsētvidē bez lielgabarīta iejūga.

Ģeko principa izmantošana aizturēšanai un kāpšanas palīglīdzekļi nav jauna ideja, tam jau ir dažas pieejas. Liela problēma ir mērogošana: tipisks gekons sver apmēram 200 gramus, vīrietis - apmēram 75 kilogramus. Kāpšanas palīglīdzeklim, kura pamatā ir gekonu mati, ir jāattīsta lielāka saķere, lai tie paliktu pie sienas.

Apgaismota mikrostruktūra, kas izgatavota no polimēra, padara gekošina pielipšanu pie stikla. virs dabiskā modeļa, nano-matiņi pie geko pēdas. © DARPA

Nomizošanās vajadzīgajā brīdī

Un vēl viena lieta ir svarīga: līmes palīglīdzekļiem jābūt viegli noņemamiem, lai alpīnists varētu turpināt virzīties augšup, daudz neplīstot. Tajā pašā laikā viņi nedrīkst padoties nepareizā brīdī. Tāpēc līmējošajam spēkam jādarbojas pat ar nelielu virziena maiņu. "Izaicinājums bija izprast bioloģiju un fiziku, aiz kāpt gekonus un pēc tam pārnest to uz mākslīgu, cilvēkiem izmantojamu sistēmu, " saka Goodman. displejs

Ar Z-Man projektu tas vismaz tagad ir guvis panākumus tādā mērā, ka cilvēks ar divu rokās turētu airu palīdzību ir uzkāpis gandrīz astoņu metru augstumā uz stikla fasādes. Nanostrukturēto kāpšanas palīglīdzekļu adhēzijas spēks turēja 98 kilogramu alpīnistu un viņa 20 kilogramu mugursomu uz vertikālās sienas. Kaut arī viņš valkāja arī zirglietas un virvi, taču tas bija tikai dzīvžogs gadījumā, ja airi neizdodas.

Mikrotipi, kas izgatavoti no polimēra

Tas ir iespējams, pateicoties kāpšanas bradājuma "Geckoskin" kristītajai nanostruktūrai, kas tika izstrādāta Draper laboratorijā Kembridžā. Tas sastāv no sīkiem, pogām līdzīgiem polimēru izvirzījumiem, kas, nonākot saskarē ar stikla virsmu, attīsta līdzīgus Van der Waals spēkus kā gekonu līpošie matiņi. Pieskaras šai mākslīgajai “gekonu ādai”, tā jūtas nedaudz lipīga.

Līdz šim Gecko cimdi darbojas tikai uz gluda stikla. Draper Lab pētnieki tagad vēlas vēl vairāk optimizēt polimēra maisījuma mikrostruktūru, lai bioniskais kāpšanas līdzeklis varētu pielīmēt betonu vai putekļainu mūru.

(DARPA, 13.06.2014. - NPO)