Американські вчені розробили новий, більш простий метод створення штучних аналогів лапки геккона, здатних прилипати до різних поверхонь. Вони запропонували впроваджувати в частково застиглий полімер металеві пластини, а потім витягувати їх назад, через що полімер формує платівки, що відповідають за сильне зчеплення з поверхнями. Випробування показали, що створені таким методом адгезійні майданчики дозволяють збільшити зчеплення в 40 разів за допомогою їх зрушення щодо поверхні, розповідають автори статті в.
Вчені та інженери часто запозичують успішні конструкції або матеріали з природи, і одними з найвідоміших прикладів цього є лапки гекконів. Їх поверхня покрита безліччю плоских волосин і платівок. При контакті з відносно рівною поверхнею, наприклад, листом рослини, ці волосини щільно прилягають до неї, через що між волосинами і поверхнею виникає сильне тяжіння, засноване на силі Ван-дер-Ваальса. У гекконів сумарна сила тяжіння лап до гладкої поверхні на кілька порядків перевищує мінімально необхідну для утримання, але більш цікаво те, що вони можуть легко піднімати їх з поверхні, керуючи кутом нахилу волосин.
Вчені вже вміють створювати аналогічні штучні пристрої, в основному засновані на масивах тонких платівок, і існують навіть серійні промислові маніпулятори для гладких об'єктів, що працюють на цьому принципі. Але застосовувані методи для створення таких адгезійних поверхонь засновані на відливці полімеру у форму з безліччю дуже тонких поглиблень, яку доводиться виготовляти за допомогою фотолітографії. Кім Чже-Ган (Jae-Kang Kim) і Майкл Воренберг (Michael Varenberg) з Технологічного інституту Джорджії розробили більш простий метод, що не вимагає виготовляти складну форму для відливання.
Для виробництва адгезійної плівки новим методом підходить проста форма з прямокутним перерізом, в яку необхідно залити двокомпонентний полімерний прекурсор, який потім через деякий час застигає і перетворюється на поліуретан або полівінілсилоксан (дослідники створювали зразки, що складаються з одного з цих полімерів, щоб порівняти властивості і вибрати кращий матеріал).
У рідку заготовку з прекурсора у формі вчені вставляли масив з безлічі сталевих лабораторних ножів. Вони мають різну товщину, 229 і 76 мікрометрів, а також різні торці: V-подібні та U-подібні. Через певний час масив ножів піднімається на невелику відстань. На основі експериментальних даних вчені ретельно підбирали час підйому для кожного полімеру і конфігурації масиву ножів: полімер повинен досягти достатньої в'язкості, щоб піднятися разом з ножами, але не дуже великий, при якій він може розірватися при підйомі.
Після того, як масив ножів піднято, вони залишаються в такому положенні до моменту, коли полімер повністю застигає, і їх можна підняти без побоювання, що полімерні платівки розірвуться. В результаті утворюється полімерна підкладка, з якої виступають тонкі платівки. Змінюючи матеріали, товщину ножів і їх торець (V- або U-подібний), вчені отримали більше десяти різних конфігурацій.
Дослідники зібрали просте захоплення на основі лещат з двома пластинами, які можна зрушувати або розсувати з невеликим кроком, повертаючи гвинт. На ці пластини вчені закріплювали отримані ними плівки. Для захоплення предмета необхідно повернути гвинт і тим самим зрушити плівки. Через це полімерні мікропластинки переходять з вертикального положення в майже горизонтальне і площа поверхні значно збільшується, а це призводить до виникнення скріплюючої сили Ван-дер-Ваальса. Експерименти показали, що біля плівок з полівінілсілоксану при зміщенні сила адгезії з гладкою поверхнею збільшується в 40 разів і становить до 15,5 мілліньютона, залежно від конфігурації.
Автори наочно показали роботу захоплень двох типів на побутових предметах. В опублікованому ними відео можна бачити, як захоплення піднімає і утримує смартфон або їжу: яйце, томат або лимон.
Існують й інші штучні аналоги лапок геккона, але керовані за допомогою інших стимулів. Наприклад, ми розповідали про захоплення, керовані за допомогою тиску, а також за допомогою світла.