El laboratorio de Stanford desarrolla el "no más pegajoso" del mundo.

El desarrollo del material "más pegajoso y no pegajoso" del mundo se inspiró en las pequeñas patas del gecko.

El Laboratorio de Biomimética y Manipulación Diestra (BDML) del profesor de Ingeniería Mecánica de Stanford, Mark Cutkosky, estudia las propiedades de la extraña habilidad de este lagarto para adherirse a las superficies. En BDML, Ph.D. de ingeniería mecánica de sexto año. el estudiante Tony Chen y Ph.D. de quinto año en Ingeniería Mecánica. el estudiante Amar Hajj-Ahmad colaboró ​​para desarrollar una cinta adhesiva seca que imita el agarre del gecko.

El proyecto de desarrollo de adhesivos gecko de Stanford comenzó a mediados de la década de 2000 después de que la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos lanzó un desafío para idear una forma en que los robots escalaran paredes verticalmente sin succión, dijo Chen. El adhesivo apareció recientemente en un video informativo en el popular canal de YouTube Veritasium.

Los geckos son una especie de lagarto que son típicamente carnívoros, miden desde aproximadamente media pulgada hasta un poco más de un pie y tienen una presencia global generalizada, habitando tanto en las selvas tropicales como en las casas.

La anatomía de las almohadillas de los dedos de los pies del gecko lo equipa con sus hábiles habilidades para trepar. Según Cutkosky en el video, al mirar más de cerca las almohadillas de los dedos de los pies de un gecko, es posible que vea secciones acanaladas, que se conocen como láminas. Las láminas se componen de tallos parecidos a cerdas llamados setas, que terminan en ramas del tamaño de una micra llamadas espátula, dijo Cutkosky.

Cuando un gecko sube, se basa en la adhesión atribuida a las fuerzas de van der Waals, irónicamente, la fuerza intermolecular más débil, que consiste en la atracción entre átomos neutros. Estas fuerzas permiten que el gecko se adhiera y se separe de las superficies como le plazca.

Según Chen, el adhesivo gecko tiene una mejor funcionalidad en superficies lisas, ya que la rugosidad de las superficies más ásperas significa que hay una mayor distancia entre los átomos, lo que resulta en una fuerza de adhesión más débil. Cutkosky escribió que BDML "continúa tratando de mejorar el rendimiento general [del adhesivo gecko], especialmente en materiales no lisos como cartón y tela".

¿Por qué gecos? "Los geckos son los animales más grandes que todavía dependen de las fuerzas de van der Waals", dijo Chen. Hajj-Ahmad agregó que, por el contrario, los animales más pesados, como los elefantes y los humanos, dependen de las fuerzas de fricción, que se correlacionan con las fuerzas y el peso normales. Dado que los organismos más pequeños son más livianos, no pueden generar tanta fuerza de fricción y dependen de van der Waals.

Numerosos estudiantes han repetido el material desde que se desarrolló inicialmente. "La forma en que lo fabricamos e incluso su geometría han evolucionado en los últimos 16 o 17 años", dijo Chen.

Según Hajj-Ahmad, un gecko trepador "pellizcará" los dedos de los pies para activar su fuerza de adhesión y luego "invertirá la dirección" de "este pellizco" para liberar la superficie. El adhesivo que desarrollaron los investigadores de BDML imita este comportamiento adhiriéndose firmemente a una superficie cuando se carga en una dirección y despegándose limpiamente cuando se descarga.

El BDML no es el único laboratorio que trabaja con adhesivos inspirados en gecos, dijo Cutkosky.

"La diferencia más importante entre la mayoría de estos y nuestro adhesivo es la capacidad de control. Nuestro adhesivo solo se pega cuando se carga con cizallamiento; relajar la fuerza de cizallamiento permite que se separe prácticamente sin esfuerzo", mientras que otros pueden requerir más esfuerzo, dijo Cutkosky.

Según Hajj-Ahmad, las estructuras triangulares que se ven al hacer zoom en el adhesivo permiten el área de superficie de contacto variable de la cinta, lo que le permite tener un área mayor cuando se necesita más agarre y solo el área de la punta cuando se debe soltar la cinta.

La fabricación del adhesivo gecko es un proceso de varios pasos. Primero, se hace un molde usando una máquina CNC. El CNC emplea una hoja de micrótomo ultra afilada para marcar marcas triangulares en cera blanda, esencialmente invisibles a simple vista. El adhesivo está compuesto de silicona, apreciada por su durabilidad y generalmente no reactiva. A continuación, se vierte sobre el molde una determinada variante de silicona líquida, seleccionada según parámetros como la rigidez y la viscosidad, que se asienta en las ranuras fresadas por el CNC. Se aplica una capa de respaldo de Kapton, una película delgada, en la parte superior. Cuando la silicona ha curado, se retira del molde.

"La belleza [del adhesivo gecko] es que no deja residuos", dijo Hajj-Ahmad, quien agregó que también es más suave que la succión, que puede romper componentes de fabricación frágiles como obleas de cuarzo o vidrio.

El adhesivo gecko se ha sometido a varias pruebas para demostrar su resistencia. Para Chen, ver "seis pequeños robots [jalar] un automóvil" con la ayuda del adhesivo gecko fue "lo más impresionante", junto con las pruebas realizadas en la Estación Espacial Internacional.

El adhesivo gecko tiene sus limitaciones. Actualmente, cada molde de cera solo se puede usar "dos o tres veces... porque las características de la cera se dañarán", dijo Haji-Ahmad. Para la fabricación a gran escala, "tenemos que pensar en formas más duraderas".

Los adhesivos Gecko tienen potencial para diversas aplicaciones industriales. Según Cutkosky, BDML "[ha] colaborado con Honda R&D, Ford Motor Company y Flexiv... entre otros". Además, escribió que se fundó una nueva empresa para vender el adhesivo.

Chen dijo que podría ser aplicable en las líneas de ensamblaje de la industria automotriz, que implica el movimiento de "piezas grandes y planas", ya que "los adhesivos gecko funcionan muy bien en superficies lisas". Según Chen, la NASA ha expresado interés en la tecnología de adhesivos gecko para tareas como la eliminación de desechos espaciales.

"Velcro comenzó en un laboratorio y ahora es un proceso de fabricación de rollo a rollo, y ese es el sueño [para el adhesivo gecko]", dijo Hajj-Ahmad.

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