Tắc kè là những sinh vật tuyệt vời có thể đi trên hầu hết các bề mặt, thậm chí ngược trần. Chúng có thể làm được điều này nhờ vào những ngón chân kỳ diệu của mình, có một cơ chế dính đặc biệt cho phép chúng bật tắt tính dính.
Xem thêm:
Mẫu Não 140 Năm Tuổi Tiết Lộ Những Thông Tin Mới Về Một Loài Đã Tuyệt Chủng
Cách Bướm Đực Quyến Rũ Bướm Cái Bằng “Tiên Dược” Tình Yêu Quen Thuộc Với Con Người.
Cơ chế này liên quan đến những sợi tóc nhánh nhỏ gọi là “seta” phủ lên bề mặt của các đệm chân. Mỗi seta có đường kính khoảng 100 nanomet, tương đương với một phần nghìn của độ dày của một sợi tóc người
Seta rất nhỏ nên có thể tương tác với các phân tử của bề mặt mà chúng chạm vào, tạo ra một lực hấp dẫn yếu gọi là lực van der Waals. Lực này rất nhỏ đối với mỗi seta, nhưng khi hàng triệu seta làm việc cùng nhau, chúng có thể tạo ra một lực dính mạnh và linh hoạt có thể chịu được trọng lượng của tắc kè và nhiều hơn nữa.
Cách tắc kè tắt mở khả năng bám của bàn chân.
Một trong những khía cạnh hấp dẫn nhất của cơ chế dính của tắc kè là nó có thể được kích hoạt và vô hiệu hóa bằng một lực cắt nhỏ, là một lực song song với bề mặt. Khi tắc kè muốn dính ngón chân của mình, nó áp dụng một lực cắt bằng cách kéo ngón chân của nó nhẹ nhàng trên bề mặt. Điều này khiến seta bị uốn cong và tiếp xúc với bề mặt, tạo ra một diện tích tiếp xúc lớn và tối đa hóa lực van der Waals.
Khi tắc kè muốn tháo ngón chân của mình, nó áp dụng một lực cắt ngược lại, nâng ngón chân khỏi bề mặt. Điều này khiến seta duỗi thẳng và giảm diện tích tiếp xúc, giảm thiểu lực van der Waals. Tắc kè có thể làm điều này rất nhanh và hiệu quả, cho phép nó chạy với tốc độ lên đến 20 chiều dài cơ thể trên giây trên các bề mặt thẳng đứng.
Lý do tại sao tắc kè truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu
Cơ chế dính của tắc kè là một ví dụ đáng kinh ngạc về kỹ thuật tự nhiên đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu từ nhiều lĩnh vực khác nhau để nghiên cứu về sự phức tạp ở cấp độ nano và sự tiêu hao ít năng lượng của nó. Bằng cách hiểu được cách tắc kè dính và bung chân của mình, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển được những ứng dụng mới trong các chất dính cải tiến, hiệu suất robot và môi trường khắc nghiệt.
Ví dụ, các nhà nghiên cứu từ Đại học Oregon đã sử dụng kính hiển vi điện tử và các mô hình toán học để tiết lộ cách seta được sắp xếp theo một cấu trúc phân cấp giúp tăng cường khả năng dính và độ bền của chúng. Họ cũng đã chỉ ra cách seta có thể tự làm sạch bằng cách loại bỏ các hạt bụi khi chúng tháo khỏi bề mặt.
Một ví dụ khác là một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford đã tạo ra một robot gọi là Stickybot bắt chước cách di chuyển và dính của tắc kè trên các bề mặt trơn. Robot sử dụng seta nhân tạo làm từ vật liệu giống cao su có thể tạo ra đủ lực van der Waals để chịu được trọng lượng của chính nó. Robot cũng có thể điều chỉnh tư thế và góc chân của nó để tối ưu hóa khả năng dính và tháo.
Nghiên cứu đăng trên: Journal of Applied Physics