Gecko Tech: Sticky Invention Permite A Las Personas Escalar Paredes

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Un nuevo invento, inspirado en la pegajosidad de los pies de gecko, podría algún día ayudar a las personas a escalar las paredes.

Al igual que los rascacielos de escalamiento de Spider-Man, las personas pueden algún día escalar paredes de vidrio con la ayuda de un invento inspirado en gecko, dicen los investigadores.

Además de los equipos futuristas utilizados por los soldados y espías para escalar las paredes, los investigadores sugieren que su nuevo invento podría llevar a botas que ayuden a los astronautas a realizar paseos espaciales y a pinzas mecánicas que enganchan escombros en órbita.

El invento fue inspirado en los pies de gecko. Estos reptiles pueden escalar paredes verticales e incluso colgarse al revés porque sus dedos gruesos están cubiertos por cientos de cerdas microscópicas llamadas pelos, que generan un tipo de fuerza eléctrica conocida como fuerza de van der Waals, lo suficientemente fuerte como para mantener a los geckos pegados a las superficies. [Biomimetismo: 7 tecnologías inteligentes inspiradas en la naturaleza]

Ciencia de la pegajosidad

Los científicos descubrieron cómo funciona la pegajosidad del gecko hace más de una década, y desde entonces, los investigadores han desarrollado muchos adhesivos sintéticos con propiedades de geckolike, como la reutilización. Los avances basados ​​en dicha tecnología incluyen adhesivos médicos que pueden sellar heridas.

Pero un problema que enfrentan tanto los geckos reales como los materiales sintéticos es que no pueden soportar tanto peso como se podría predecir del área total de la superficie adhesiva que poseen. Por ejemplo, una máquina conocida como Stickybot, creada por investigadores de la Universidad de Stanford, tenía suficiente adhesivo geckolike para soportar una carga de 11 libras (5 kilogramos), pero en la práctica, la máquina solo podía soportar una décima parte de ese peso.

"Notamos que nuestro dispositivo no estaba funcionando a su máximo potencial, y los ingenieros odian las cosas ineficientes", dijo el autor principal del estudio, Elliot Hawkes, un ingeniero mecánico de Stanford.

Ahora Hawkes y sus colegas han superado a la naturaleza con nuevos dispositivos inspirados en geckos que han usado para escalar paredes de vidrio. Los dispositivos son aproximadamente del tamaño de una mano humana pero, sin embargo, son lo suficientemente fuertes para soportar el peso de una persona.

En contraste, si uno intentara escalar de alguna manera las paredes con pies de gecko reales, un escalador que pesa alrededor de 155 libras. (70 kg) requeriría una superficie adhesiva de al menos 186 pulgadas cuadradas (1,200 centímetros cuadrados) de gran tamaño. En comparación, una raqueta de tenis moderna tiene un área de aproximadamente 105 pulgadas cuadradas (675 cm2).

Cómo funciona

El dispositivo consta de dos placas que sostiene un escalador. Cada plato está cubierto con 24 baldosas, cada una de aproximadamente 1 pulgada cuadrada (6,4 cm2) de tamaño, o aproximadamente tan grande como un sello postal. Cada baldosa está cubierta con diminutos pelos de goma de silicona de unos 100 micrones de altura, o tan altos como el ancho de un cabello humano.

Cada baldosa está conectada al resto del dispositivo por una cuerda similar a un tendón que termina en un resorte hecho de una aleación conocida como nitinol. A diferencia de la mayoría de los resortes, que se vuelven más rígidos cuando se estiran, los resortes de nitinol se vuelven menos rígidos cuanto más se estiran.

Al organizar hábilmente los tendones, los investigadores se aseguraron de que el peso de un escalador se distribuyera uniformemente en cada baldosa.

"Fui el escalador en las pruebas", dijo Hawkes. "Eso fue extremadamente emocionante. Poder escalar el vidrio se sintió un poco mágico, se siente como si estuvieras enganchando este dispositivo en una superficie lisa perfectamente plana, y no parece posible". [¿Ciencia o ficción? La plausibilidad de 10 conceptos de ciencia ficción]

Los geckos reales y los dispositivos geckolike sintéticos anteriores distribuyen el peso de tal manera que algunos parches de adhesivo soportan más peso que sus vecinos. "Entonces, cuando una baldosa se sobrecargue de peso, fallará, y luego sus vecinos fallarán, y tal falla se propagará como una avalancha", dijo el coautor del estudio Mark Cutkosky, ingeniero mecánico de Stanford.

Los nuevos dispositivos son compatibles con los pedales en los que un escalador coloca sus pies. De esta manera, el peso del escalador es tirar de las baldosas adhesivas y no de los brazos del escalador. "Se siente como una escalera móvil, como si estuviera colocando un nuevo peldaño con cada escalón", dijo Hawkes.

"Para pegar el adhesivo en una superficie, solo pisas en la superficie y, para levantarlo, solo tienes que sacar tu peso de la superficie", dijo el coautor del estudio Eric Eason, físico aplicado en Stanford.

Hawkes ni se sube como afición ni profesionalmente. "Quería diseñar un sistema que una persona común pudiera usar", dijo.

Tecnología inspirada en gecko

En junio, investigadores del Departamento de Defensa de los EE. UU. Informaron que habían desarrollado un conjunto de paletas de mano inspiradas en gecko que podían soportar un 218 lb. (99 kilogramos) hombre que lleva un 50-libras. (23 kg) empacó mientras escalaba una pared de vidrio de 25 pies de altura (7,6 metros). Sin embargo, estas paletas son mucho más grandes que los nuevos dispositivos que Hawkes y sus colegas han desarrollado.

Los científicos ahora buscan usar su adhesivo para enganchar la basura en el espacio. Los desechos orbitales pueden causar mucho daño al estrellarse contra naves espaciales, astronautas y satélites a velocidades mucho más rápidas que las balas. Los imanes no harían bien en capturar basura espacial porque muchas estructuras en el espacio están hechas de materiales que, en el mejor de los casos, son atraídos débilmente por los campos magnéticos. Las ventosas tampoco son una solución viable, ya que solo funcionan en el aire, no en el vacío del espacio, y muchos otros adhesivos se congelan y se agrietan en el frío del espacio.

"Estamos trabajando en un proyecto para construir un satélite de 'camión de basura' que pueda capturar basura espacial y sacarlo a una órbita de cementerio o a la atmósfera donde puede quemarse", dijo Hawkes.

Las aplicaciones más cercanas a la Tierra pueden incluir robots de fabricación para agarrar paneles de vidrio, paneles solares y pantallas de video.La tecnología también podría usarse para desarrollar robots trepadores "para inspeccionar o limpiar ventanas", dijo Eason. Las almohadillas adhesivas también podrían ayudar a los drones robot que vuelan a las ventanas, dijo Hawkes.

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 18 de noviembre en la revista Interface.

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Suplemento De Vídeo: Curiosity, discovery and gecko feet - Robert Full.




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