자연에서 영감을 받은 메커니즘을 사용하여새로운 기술 혁신을 창조하다버지니아 공대 연구팀의 서명입니다.Michael Bartlett 부교수가 이끄는 그룹은 문어 빨판의 모양에서 영감을 받아 까다로운 수중 물체를 빠르게 잡고 제어 가능하게 풀어줄 수 있는 문어에서 영감을 받은 접착제를 만들었습니다.

무거운 암석, 작은 조개, 부드러운 구슬 및 기타 잔해물과 같은 수중 물체를 잡고 풀어줄 수 있는 능력을 갖는 것은 수중 인양 ​​및 심지어는 강력한 도구가 될 수 있습니다.구조 작업.그들의 연구 결과는첨단과학.

이 작업은 버지니아 공대의 학부 연구원 Austin Via, Aldo Heredia 및 Daniel Adjei와 함께 수행되었습니다.대학원 연구 조교 이찬홍이 논문의 첫 번째 저자였습니다.

Bartlett은 "나는 문어가 어떻게 한 순간에 무언가를 강하게 붙잡았다가 즉시 풀어줄 수 있는지에 매료되었습니다. 물속, 거칠고 구부러지고 불규칙한 물체에 대해 이 작업을 수행합니다. 이는 상당한 위업입니다"라고 Bartlett은 말했습니다.

수중에서 그립 잡기

이 오랜 과제를 극복하기 위해 Bartlett과 그의 팀은 문어의 모양에 주목했습니다.구체적으로 그들은 누두(infundibulum)라고 불리는 문어 흡반의 외부 구조를 조사했습니다.이는 연구자들이 다중 표면 접착을 위해 모양을 바꾸는 활성 변형 가능한 멤브레인을 갖춘 탄력 있고 구부러진 줄기를 활용하는 접착제를 만들도록 영감을 주었습니다.

곡선형 줄기는 대규모 곡률에 부착되는 동시에 소규모 거칠기에 대한 적응성을 높입니다.이러한 메커니즘은 시너지 효과를 발휘하여 다양한 길이의 스케일에 걸쳐 접착력을 향상시킵니다.

그 결과, 활성화 시 이형 상태에 비해 1,000배 더 강한 문어에서 영감을 얻은 접착제가 탄생했습니다.중요한 것은 이 전환이 약 30밀리초 안에 발생한다는 것입니다.문어에서 영감을 받은 접착제는 이제 거칠고, 구부러지고, 불규칙한 물체는 물론 다양한 유체를 포함한 다양한 표면에서 높은 부착 강도를 달성합니다.이 새로운 도구를 사용하면 다이버는 과도한 힘을 가하지 않고도 미끄러운 물체를 잡을 수 있을 뿐만 아니라 빠른 전환으로 빠르게 낚을 수도 있습니다.

까다로운 수중 물체를 쥐고 놓기

문어 빨판은 살아있는 조직으로 만들어졌기 때문에 접근하는 작업에 맞게 휘고, 팽창하고, 수축합니다.이는 동물에게 더 강한 그립력을 제공할 뿐만 아니라 매끄럽거나 거친 물체, 각진 물체 또는 평평한 물체를 찾을 때 잡는 능력에 적응할 수 있는 다용도성을 제공합니다.

문어에서 영감을 얻은 새로운 접착제를 사용하여 연구팀 구성원은 평평하고 거칠며 심지어 구부러진 부드럽고 단단한 재료를 포함하여 다양한 범위의 까다로운 수중 물체를 집고 잡고 풀 수 있습니다.

이 능력은 조심스럽게 수중 암석 더미를 쌓은 수중 케른(cairn)을 건설함으로써 입증되었습니다.이곳의 암석은 크기, 모양, 표면 거칠기가 다양하므로 구조의 균형을 유지하려면 집어 올리기도 하고 정밀하게 풀어야 합니다.동시에 그들은 또한 부드럽고 젤리 같은 구슬을 쉽게 잡아서 놓을 수 있습니다.

"이러한 유형의 조작은 문어가 굴 주변에 물건을 배열하면서 수행됩니다"라고 Lee는 말했습니다."이 시연은 어려운 수중 물체를 정밀하게 조작하는 문어에서 영감을 얻은 접착제의 능력을 강조합니다."

또한 이 소재는 여러 주기와 장기간에 걸쳐 안정적인 부착을 보여줍니다.한 실험에서는 부착력이 100사이클 이상 일정하게 유지되었습니다.또 다른 테스트에서 팀은 물속에서 7일 이상 거칠고 구부러진 암석을 붙잡고 있다가 요청 시 풀어주었습니다.특히 장기간에 걸쳐 물체를 고정하는 구조 응용 분야에서 이는 매우 중요할 수 있습니다.

문어처럼 꽉 쥐고

Bartlett은 이전에 Octa-Glove를 만들었습니다.과학 발전.Octa-Glove는 근처의 물체를 감지하는 LIDAR 센서가 장착된 문어에서 영감을 받은 접착제를 사용하여 과도한 힘을 가하지 않고도 강하면서도 부드러운 접착력으로 물체에 부착됩니다.캡처 후 필요에 따라 빨판을 분리하여 캡처된 개체를 해제할 수 있습니다.

장갑은 다음과 같을 수 있습니다.귀중한 도구구조 다이버, 수중 고고학자, 사용자 보조 기술, 건강 관리 또는 젖거나 수중 물체를 단단히 잡아야 하는 기타 유사한 작업에 사용됩니다.최근 발표된 이 연구는 장갑의 용량을 늘려 그립력을 더욱 강하게 만들 수 있습니다.

Bartlett은 "우리는 새로운 접착 디자인을 활용하여 Octa-Glove를 더욱 개선할 수 있기를 바랍니다"라고 말했습니다."수중 환경은 수많은 과제를 제시하며, 이러한 발전으로 우리는 또 다른 장애물을 극복할 수 있게 되었습니다. 이제 우리는 수중 생물의 놀라운 능력을 재현하는 데 그 어느 때보다 가까워졌습니다.문어정밀하게 물체를 잡고 조작하여 습한 환경이나 수중 환경을 탐색하고 조작할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다."