利用受大自然啟發的機制創造新的技術創新是維吉尼亞理工大學一個研究團隊的簽名。由邁克爾·巴特利特副教授領導的研究小組創造了一種受章魚吸盤形狀啟發的章魚黏合劑，它可以快速抓取並可控地釋放具有挑戰性的水下物體。

能夠抓住並釋放這些水下物體，如重石、小貝殼、軟珠和其他碎片，可能成為水下打撈的強大工具，甚至是水下救援的強大工具。救援行動。他們的研究結果發表在先進科學。

這項工作是與維吉尼亞理工大學的本科生研究人員 Austin Via、Aldo Heredia 和 Daniel Adjei 共同完成的。研究生研究助理李燦紅是這篇論文的第一作者。

巴特利特說：「我著迷於章魚如何在某一瞬間牢牢地抓住某物，然後立即釋放它。它在水下對粗糙、彎曲和不規則的物體做到這一點，這是一項壯舉。

在水下抓握

為了克服這一長期的挑戰，巴特利特和他的團隊著眼於章魚的形狀。具體來說，他們觀察了章魚吸盤的外部結構，稱為漏斗部。這啟發研究人員創造了一種黏合劑，該黏合劑利用彈性彎曲桿和活性可變形膜來改變形狀以實現多表面黏合。

彎曲的柄附著在大尺度的曲率上，同時增加了對小尺度粗糙度的適應性。這些機制協同作用，以提高多個長度尺度上的黏附力。

由此產生的受章魚啟發的黏合劑在活化時比易剝離狀態下的強度強 1,000 倍。重要的是，這種切換發生在不到一秒（大約 30 毫秒）的時間內。這種受章魚啟發的黏合劑現在可以在不同的表面上實現高附著強度，包括粗糙、彎曲和不規則的物體以及不同的流體。有了這種新工具，潛水員可以在不過度擠壓的情況下握住光滑的物體，還可以透過快速切換來快速抓住它。

抓住並釋放具有挑戰性的水下物體

由於章魚吸盤是由活體組織製成的，因此它們會扭曲、膨脹和收縮，以適應它們即將進行的工作。這不僅讓動物擁有更強的抓地力，而且還可以在發現光滑或粗糙、有棱角或平坦的物體時靈活地調整抓地力。

借助這種受章魚啟發的新型黏合劑，研究團隊成員可以拾取、握住和釋放各種具有挑戰性的水下物體，包括平坦、粗糙甚至彎曲的軟質和剛性材料。

這種能力透過建造水下石堆（精心建造的水下岩石堆）得到了證明。在這裡，岩石具有不同的尺寸、形狀和表面粗糙度，必須被拾起，但也必須精確釋放以保持結構平衡。同時，它們還可以輕鬆抓取和釋放柔軟的果凍狀珠子。

「這些類型的操作是章魚在巢穴周圍排列物體時進行的，」李說。“這次演示凸顯了受章魚啟發的粘合劑精確操縱困難的水下物體的能力。”

這些材料在多個週期和較長時間內也表現出可靠的附著力。在一項實驗中，附著力在 100 個週期內保持恆定。在另一項測試中，團隊將一塊粗糙、彎曲的岩石在水下放置了 7 天以上，然後根據需要將其釋放。特別是在搶救應用中，需要長時間持有物體，這可能至關重要。

像章魚一樣抓握

巴特利特之前創造了八角手套，發表於科學進步。Octa-Glove 採用受章魚啟發的黏合劑，配備雷射雷達感測器，可以偵測附近的物體，以牢固但溫和的黏合力附著在物體上，而無需施加過大的力。捕獲後，吸盤可以根據需要脫離，釋放捕獲的物體。

手套可以是有價值的工具適用於救援潛水員、水下考古學家、使用者輔助技術以及醫療保健或其他需要牢牢抓住潮濕或水下物體的類似工作。這項最近發表的研究可以增加手套的容量，使握力變得更強。

「我們希望利用我們新的黏合劑設計來進一步改進 Octa-Glove，」巴特利特說。「水下環境帶來了一系列挑戰，這項進步讓我們克服了另一個障礙。我們現在比以往任何時候都更接近複製水下生物令人難以置信的能力。章魚精確地抓取和操縱物體，為探索和操縱潮濕或水下環境開闢了新的可能性。