FoodPro Preloader

Hvordan frigjør gecko øgler seg når de beveger seg over en overflate?


Kellar Autumn of Lewis & Clark College studerer geckoadhesjon og gir følgende forklaring: Geckos har arrayer av millioner av mikroskopiske hår, eller setae, på bunnen av føttene. Hver seta slutter i en rekke nanostrukturer, kalt spatel, som fungerer som et tørt lim. I fjor oppdaget mine kolleger og jeg at geckoadhesjon er en funksjon av geometrien til disse nanostrukturerne i stedet for deres overflatekjemi. I h

Kellar Autumn of Lewis & Clark College studerer geckoadhesjon og gir følgende forklaring:

Geckos har arrayer av millioner av mikroskopiske hår, eller setae, på bunnen av føttene. Hver seta slutter i en rekke nanostrukturer, kalt spatel, som fungerer som et tørt lim. I fjor oppdaget mine kolleger og jeg at geckoadhesjon er en funksjon av geometrien til disse nanostrukturerne i stedet for deres overflatekjemi.

I hvilestatus bøyes setestengler proxisk som en klo. Når gresset planter tærne, strekker setene seg slik at deres tips peker bort fra kroppen. En liten mengde vekt og en mikronskala-forskyvning av tåen bort fra kroppen kan tjene til å bringe spatelene (tidligere i en rekke orienteringer) jevnt flush med substratet og derved maksimere deres overflateareal av kontakt. Adhesjonsresultater og setae er klare til å bære full vekt av dyrets kroppsvekt, enten det er scampering opp en vegg eller over et tak.

En enkelt seta kan tåle 20 milligram kraft og antall setae en gecko har (ca. 6, 5 millioner) kan teoretisk støtte 133 kilo. Denne bemerkelsesverdige klebemiddelkapasiteten reiser spørsmålet om hvordan geckos kan fjerne føttene fra vegger. Som det viser seg, øker vinkelen mellom setalakselen og substratet over 30 grader årsak til løsrivelse. Det er sannsynlig at spenningen øker ved bakkanten av seta mens vinkel på setalakselen øker, frakturing spatel-substratbindingene. Geckoens uvanlige tannskilleadferd kan hjelpe til med å redusere løsningskreftene ved kun å fjerne et lite antall setae om gangen.

Leseren spurte også om to gecko føtter ville irreversibelt holde seg sammen.

Arrays av gecko setae holder seg ikke til hverandre. Forskning på dette emnet pågår, så jeg kan bare gi en hypotese for mekanismen som ligger til grund for denne "anti-self" -egenskapen. For at seta skal festes sterkt til en overflate, må et stort antall spatler festes samtidig. Sannsynligheten for at en spatel fra en fot kommer i kontakt med en spatel fra en annen fot er svært lav. Multiple mange små sannsynligheter sammen, og vi kommer til den konklusjon at det er ekstremt usannsynlig at to føtter blir sterkt festet til hverandre.

Nanotekniker Kostya Novoselov, som jobber i et laboratorium som utvikler tape basert på geckoadhesjon ved University of Manchester, gir noen ytterligere detaljer.

En gecko som klatrer en vertikal overflate er et fascinerende syn. Men det blir enda mer interessant når man begynner å tenke på de mikroskopiske mekanismene som ligger til grunn for dette fantastiske dyrets grasiøse bevegelser. Vi vet ikke nøyaktig hvordan geckoer varierer attraksjonen mellom tærne og overflaten, men nyere eksperimenter har gitt et sannsynlig scenario.

Kellar Autumn og hans team har vist at kraften som kreves for å løsne en tuk fra en substrat, er avgjørende på vinkelen mellom setalhårene og overflaten. I utgangspunktet ligner situasjonen å løsne et stykke tape fra et bord. Det ville kreve enorm innsats for å fjerne et stykke klebrig tape fra en hvilken som helst overflate ved å bare trekke den vinkelrett på overflaten. Men det kan ikke være enklere å skrelle det bort ved å bruke moderat kraft parallelt med bordplaten.

Det ser ut til at geckos tar denne tilnærmingen når man klatrer en vertikal overflate. En gecko fotsporter et par hundre tusen setae, hver femmikrom tykk og 100 mikrometer lang. En spray av hundrevis av svært tynne (0, 2 til 0, 5 mikron) whiskers med spatelformede ender, kaster hver seta. Setae er ganske fleksible, og det ser ut til at gecko kan endre retning og belastning. Når nærmer seg overflaten, gjør dyret setene stive og vinkler dem slik at de flate spatelene går i inngrep med substratet og derved maksimerer den attraktive kraften mellom tåen og overflaten. For å løsne, øker gecko vinkelen ved å endre setas form og peeling det bort. På grunn av sin fleksibilitet og utrolig liten størrelse kan spatelene bringes i fast kontakt med overflaten hvor denne kraften blir betydelig.

De attraktive kreftene mellom en gokos to palmer vil trolig være mye svakere enn tiltrekningen mellom palmer og hvilken overflate som gecko klatrer på, fordi det effektive kontaktområdet mellom de to settene setae er mindre enn det mellom setae og en fri overflate.

Les dette neste

Kilde for novel fugleinfluensa utbrud bestilt urentMaterialet forblir: Den evige utfordringen av søppelGolfbane som naturreservat: et sted for tiger og amfibierGiant Waves ødelegger raskt arktiske is og økosystemerGravity Measurements Bekreft Grønlands Glacier Precipitous MeltdownAmerikanske klimatdiplomater får fornyet sjanse til å finne felles jord med allierteFå feilene av genetisk modifiserte avlingerOverflodserfaring øker klimaendring