211service.com
Lipīga nanolente
Gadiem ilgi materiālu zinātnieki ir mēģinājuši panākt gekonus. Līmes, kas, tāpat kā gekonu pēdas, ir sausas, jaudīgas, atkārtoti lietojamas un pašattīrošas, var palīdzēt robotiem kāpt pa sienām vai noturēt kopā elektriskās sastāvdaļas pat skarbos kosmosa apstākļos. Taču ir bijis grūti izveidot spēcīgas līmvielas, kuras varētu atkal pacelt. Tagad pētnieki ir izstrādājuši līmi, kas izgatavota no oglekļa nanocaurulēm, kuras struktūra ļoti līdzinās gekonu pēdu struktūrai. Tā ir 10 reizes lipīgāka nekā ķirzakas pēdas, un, tāpat kā dabīgā līmjava, to ir viegli pacelt atpakaļ. Un tas darbojas uz dažādām virsmām, tostarp uz stikla un smilšpapīra.
Gecko lente: Oglekļa nanocauruļu bloki ar vertikāli izlīdzinātu sekciju (apakšējā kreisajā pusē) un sazarotu, sapinušies augšējo slāni (apakšējā labajā pusē) atdarina gekonu pēdu struktūras, bet ir 10 reizes vairāk lipīgas.
Izstrādāja grupa, kuru vadīja Liming Dai , materiālu inženierijas profesors Deitonas Universitātē un Džons Vans , Georgia Tech Nanostruktūru raksturojuma centra direktors, līme nav pirmā, kas izgatavota no oglekļa nanocaurulēm. Tomēr tas ir daudz spēcīgāks nekā iepriekšējās nanocauruļu līmes. Tā sazarotā struktūra vairāk atdarina gekonu pēdu struktūras, kuras ir pārklātas ar miljoniem mikromēroga matiņu, kas sazarojas daudzos mazākos matiņos, no kuriem katram ir vāja elektriskā mijiedarbība ar virsmu. Šīs daudzās vājās mijiedarbības kopā veido spēcīgu saķeri pēdas zonā. Iepriekš pētnieki ir parādījuši, ka vertikāli izlīdzinātu oglekļa nanocauruļu blokiem ir līdzīga mijiedarbība ar virsmu.
Cilvēki ir mēģinājuši atdarināt gekonu struktūras, taču tas nav viegli, saka Dai. Izmantojot silīcija substrātu, viņš un viņa grupa izaudzēja vertikāli izlīdzinātu oglekļa nanocauruļu masīvus, kuru virsotnē bija nesakārtots nanocauruļu slānis, piemēram, koku rindas ar sazarotām galotnēm. Šo nanocauruļu bloku saķeres spēks ir aptuveni 100 ņūtonu uz kvadrātcentimetru — pietiekami, lai materiāla kvadrāts, kas liels četrus reiz četrus milimetrus, noturētu 1480 gramus smagu mācību grāmatu. Un tā adhezīvās īpašības bija vienādas, testējot uz ļoti dažādām virsmām, tostarp stikla plāksnēm, polimēru plēvēm un raupja smilšpapīra.
Viena no šīs līmes priekšrocībām salīdzinājumā ar citām ir tā, ka tās stiprība ir ļoti atkarīga no virziena. Ja to velk virzienā, kas ir paralēls tās virsmai, tas ir ļoti spēcīgs. Tas ir tāpēc, ka sazarotās nanocaurules izlīdzinās, saka Dai. Bet, kad tas tiek izvilkts ar nelielu spēku, piemēram, nolobītu lentes gabalu, nanocaurules pa vienai zaudē kontaktu.
Multivide
Skatieties lenti darbībā.
Jo lielāka līmes stiprība, jo labāk, saka Ali Dhinojvala , polimēru zinātnes profesors Akronas Universitātē. Tomēr saka Dhinojwala, kurš strādā arī ar oglekļa nanocauruļu līmēm, mums ir jāatrisina arī citas problēmas, pirms tās kļūst komerciāli dzīvotspējīgas. Sienas kāpšanas robotiem būs nepieciešamas līmvielas, kas darbojas atkal un atkal, nenolietojoties un neaizsērējot ar netīrumiem. Mēs vēlamies, lai robots veiktu vairāk nekā 50 soļus netīrā vidē, saka Dhinojwala. Neviens nav demonstrējis spēcīgas gekonu iedvesmotas līmvielas, kas to spēj. Un nanocauruļu līmes būs jāaudzē uz citiem substrātiem nekā līdz šim izmantotās. Oglekļa nanocaurules ir viegli audzēt uz silīcija plāksnēm; lielu līmes laukumu izveidošana nebūtu problēma. Bet mēs nelīmēsim silīcija vafeles pie robotu kājām, saka Dhinojwala.
Dai saka, ka oglekļa nanocauruļu daudzpusība var palīdzēt pārvarēt netīrumu problēmu. Šīs struktūras var viegli funkcionalizēt ar olbaltumvielām un citiem polimēriem. Dai izstrādā adhezīvus nanocauruļu blokus, kas pārklāti ar proteīniem, kas maina savu formu, reaģējot uz temperatūras izmaiņām. Robotam var būt kājas, kas uzkarst, kad tās aizsērējas, izberot netīrumus, lai tas varētu turpināt staigāt.
Citi līmes pielietojumi var labāk izmantot oglekļa nanocauruļu īpašības nekā robotika. Dai atzīmē, ka oglekļa nanocaurules ļoti labi vada elektrību, un tām ir daudzsološas termiskās īpašības. Nanocauruļu līmes, kas izveidotas, lai aizstātu lodmetālu, lai turētu kopā elektronikas komponentus, varētu darboties arī kā siltuma izlietnes. Citas gekonu iedvesmotas līmvielas, kas izgatavotas no polimēriem, nevar izturēt augstu temperatūru, saka Metins Sitti , kurš vada Carnegie Mellon nanorobotikas laboratoriju. Kosmosa kuģi, kas polimēru vietā izmanto nanocauruļu līmes, varētu doties uz karstākām vietām.