自然からインスピレーションを得たメカニズムを使用して、新たな技術革新を生み出すはバージニア工科大学の研究チームの署名です。マイケル・バートレット准教授が率いるグループは、タコの吸盤の形状から着想を得た、水中の困難な物体を素早くつかみ、制御しながら解放できる、タコにインスピレーションを得た接着剤を開発した。

重い岩、小さな貝殻、柔らかいビーズ、その他の破片などの水中の物体を掴んで放す能力は、水中でのサルベージや、救助活動。彼らの研究結果は、先端科学。

この研究は、バージニア工科大学の学部研究者のオースティン・ビア氏、アルド・エレディア氏、ダニエル・アジェイ氏と共同で行われました。大学院研究助手の Chanhong Lee がこの論文の筆頭著者です。

「私は、タコがどのようにして何かを一瞬で強く掴み、すぐに放すことができるかに興味を持っています。タコは水中で、粗くて、曲がっていて、不規則な物体に対してこれを行います。これは非常に偉業です」とバートレット氏は語った。

水中でグリップを握る

この長年の課題を克服するために、バートレット氏と彼のチームはタコの形状に注目しました。具体的には、漏斗と呼ばれるタコの吸盤の外側の構造を調べました。このことから研究者らは、多面接着のために形状を変化させるアクティブで変形可能な膜を備えた弾性のある湾曲した茎を利用する接着剤を作成することを思いつきました。

湾曲した柄は大規模な曲率に取り付けられ、小規模な凹凸への適応性が向上します。これらのメカニズムは相乗的に作用して、複数の長さスケールにわたる接着を向上させます。

その結果、タコにヒントを得た接着剤が完成しました。接着剤は、活性化すると、簡単に剥がせる状態に比べて 1,000 倍強力になります。重要なのは、この切り替えは 1 秒未満、つまり約 30 ミリ秒以内に発生することです。タコからヒントを得た接着剤は、粗い、曲面、不規則な物体やさまざまな流体など、さまざまな表面上で高い接着強度を実現します。この新しいツールを使用すると、ダイバーは滑りやすい物体を過度に握ることなく掴むことができ、素早い切り替えで素早く物体を掴むこともできます。

難しい水中の物体のグリップとリリース

タコの吸盤は生きた組織でできているため、近づく仕事に合わせて反ったり、伸びたり、縮んだりします。これにより、動物はより強力な握力を得ることができるだけでなく、滑らかな物体や粗い物体、角張った物体や平らな物体を見つけてその物体を適応させる多用途性も得られます。

タコからインスピレーションを得た新しい接着剤を使用すると、研究チームのメンバーは、平らで粗い、さらには湾曲した柔らかい素材や硬い素材を含む、さまざまな困難な水中物体を拾い、保持し、放すことができます。

この能力は、慎重に水中の岩を積み上げた水中ケルンを建設することによって実証されました。ここでは、岩石はさまざまなサイズ、形状、表面粗さを持っているため、拾い上げるだけでなく、構造のバランスを保つために正確にリリースする必要があります。同時に、柔らかいゼリー状のビーズを簡単に掴んだり放したりすることもできます。

「この種の操作は、タコが巣穴の周りに物体を配置するときに実行されます」とリー氏は述べた。「このデモンストレーションは、タコからヒントを得た接着剤が水中の困難な物体を正確に操作できる能力を強調しています。」

また、この材料は、複数のサイクルおよび長期間にわたって信頼性の高い付着を示します。ある実験では、取り付け力は 100 サイクルにわたって一定のままでした。別のテストでは、チームは荒く湾曲した岩を水中に7日間以上保持し、その後必要に応じて解放しました。特に、長期間にわたって物体を保持するサルベージ用途では、これは重要となる可能性があります。

タコのようなグリップ力

バートレットは以前に Octa-Glove を作成し、科学の進歩。Octa-Glove には、近くの物体を検出する LIDAR センサーを備えたタコをヒントにした接着剤があり、過剰な力を加えることなく、強力かつ穏やかな接着力で物体に貼り付けられます。捕獲後、必要に応じて吸盤を外し、捕獲した物体を解放します。

手袋は貴重なツールレスキューダイバー、水中考古学者、ユーザー支援技術、濡れた物体や水中の物体をしっかりと握る必要がある医療やその他の同様の作業に適しています。最近発表されたこの研究により、グローブの容量が増加し、グリップがさらに強化される可能性があります。

「私たちは、新しい接着剤の設計を利用して、Octa-Glove をさらに改善したいと考えています」と Bartlett 氏は述べています。「水中環境には多くの課題がありますが、この進歩により、私たちは新たなハードルを乗り越えることができました。私たちは今、海洋生物の驚異的な能力の再現にこれまで以上に近づいています。」タコ物体を正確に掴んで操作することで、湿った環境や水中の環境の探索と操作に新たな可能性が開かれます。」