タコからヒントを得た粘着剤により、水中の物体の正確な把握と解放が可能

バージニア工科大学、バージニア州ブラックスバーグ

大学院生のチャンホン・リーさんは、研究室でタコをモチーフにした吸盤をテストしています。 (画像:バージニア工科大学のアレックス・パリッシュ)

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しい技術革新を生み出すことは、バージニア工科大学の研究チームの特徴です。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ヒントを得て、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ました。

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があれば、水中サルベージや救助活動においても強力なツールとなる可能性があります。彼らの発見はAdvanced Scienceに掲載されました。 .

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 は論文の筆頭著者であり、「Designing Materials to Revolutionize and Engineering our Future」プログラムを通じて国立科学財団によって支援された研究を報告しています。

「私は、タコがどのようにして何かを一瞬のうちに強く掴み、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、ざらざらした、曲がった、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言いました。

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柄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面に取り付けられ、小規模な粗さ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、複数の長さスケールにわたる接着力を向上させます。

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、ダイバーは過度に握ることなく滑りやすい物体を保持することができ、素早い切り替えで素早く物体を掴むこともできます。

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。

タコをヒントにし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、水中の岩を注意深く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。

詳細については、Margaret Ashburn までお問い合わせください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。表示するには JavaScript を有効にする必要があります。