ได้รับแรงบันดาลใจจากวิธีการทำงานของผิวหนังบนแขนปลาหมึก นักวิจัยจากเวอร์จิเนียเทคในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนากาวชนิดใหม่ที่เปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วซึ่งยึดติดกับวัตถุใต้น้ำอย่างแน่นหนา วัสดุนี้สามารถนำไปใช้ในวิทยาการหุ่นยนต์ การดูแลสุขภาพ และในการผลิตสำหรับการประกอบและจัดการกับวัตถุเปียกกาวที่ใช้งานใต้น้ำทำได้ยาก นี่เป็นเพราะพันธะไฮโดรเจนและแวนเดอร์วาลส์และแรงไฟฟ้าสถิตที่เป็นสื่อกลางในการยึดเกาะในสภาพแวดล้อมที่แห้งนั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่ามากในน้ำ
อย่างไรก็ตาม สัตว์โลกมีตัวอย่างมากมายของการยึดเกาะที่แข็งแกร่ง
ในสภาวะที่ชื้น เช่น หอยแมลงภู่จะหลั่งโปรตีนกาวพิเศษ สร้างแผ่นโลหะเหนียวเพื่อยึดติดกับพื้นผิวที่เปียก กบส่งของเหลวผ่านแผ่นรองนิ้วเท้าที่มีโครงสร้างเพื่อกระตุ้นเส้นเลือดฝอยและแรงอุทกพลศาสตร์ และปลาหมึกเช่นปลาหมึกใช้ตัวดูดเพื่อยึดติดกับพื้นผิวผ่านการดูด
พันธะกาวที่แข็งแกร่งกริปเปอร์เซฟาโลพอดนั้นดีเป็นพิเศษในการจับสิ่งของใต้น้ำ ตัวอย่างเช่น Octopi มีแขนยาวแปดแขนที่ปกคลุมด้วยตัวดูดที่สามารถคว้าวัตถุเช่นเหยื่อได้ ตัวดูดมีรูปร่างเหมือนปลายลูกสูบของช่างประปา ตัวดูดยึดติดกับวัตถุ และสร้างพันธะกาวที่แข็งแรงอย่างรวดเร็วซึ่งยากต่อการแตกหัก Michael Bartlettหัวหน้าทีมวิจัยอธิบายว่า “การยึดเกาะสามารถเปิดใช้งานและปล่อยออกมาได้อย่างรวดเร็ว” และปลาหมึกยักษ์ควบคุมตัวดูดมากกว่า 2,000 ตัวในแขนทั้งแปดโดยประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทางเคมีและเชิงกลที่หลากหลาย
แท้จริงแล้ว อุปกรณ์ตรวจจับของปลาหมึกประกอบด้วยระบบรับแสงที่ใช้ดวงตาของมัน ตัวรับกลไกที่ตรวจจับการไหลของของไหล ความดัน และการสัมผัส และเซ็นเซอร์รับความรู้สึกทางเคมี ตัวดูดแต่ละตัวถูกควบคุมโดยอิสระเพื่อเปิดใช้งานหรือคลายการยึดเกาะ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่มีในกาวสังเคราะห์
กาวใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาหมึกยักษ์ของเวอร์จิเนียเทคประกอบด้วยก้านซิลิโคนอีลาสโตเมอร์ที่หุ้มด้วยเมมเบรนอีลาสโตเมอร์ที่ยืดได้ซึ่งกระตุ้นด้วยแรงลมเพื่อควบคุมการยึดเกาะ ก้านทำจากแม่พิมพ์พิมพ์ 3 มิติ จากนั้นหล่อซิลิโคนอีลาสโตเมอร์และบ่ม ส่วนประกอบกาวเชื่อมต่อกับแหล่งแรงดันที่ให้แรงดันบวก เป็นกลาง และลบเพื่อควบคุมรูปร่างของเมมเบรนที่ใช้งานอยู่
“การออกแบบนี้ช่วยให้เราเปลี่ยนการยึดเกาะจากสถานะเปิดเป็นปิดได้
450 ครั้งในเวลาน้อยกว่า 50 มิลลิวินาที” บาร์ตเลตต์กล่าว “เราผสานรวมองค์ประกอบกาวเหล่านี้อย่างแนบแน่นกับอาร์เรย์ของเซ็นเซอร์ระยะใกล้แบบออปติคัล micro-LIDAR ที่ตรวจจับว่าวัตถุอยู่ใกล้แค่ไหน”
จากนั้นนักวิจัยได้เชื่อมต่อตัวดูดและ LIDAR ผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการตรวจจับวัตถุแบบเรียลไทม์และควบคุมการยึดเกาะ
ถุงมือที่มีตัวดูดสังเคราะห์และเซ็นเซอร์ใต้น้ำ ปลาหมึกจะควักแขนไปรอบๆ วัตถุต่างๆ และสามารถยึดติดกับพื้นผิวได้หลากหลาย รวมถึงหิน เปลือกเรียบ และเพรียงหยาบโดยใช้ปากดูดของมัน Bartlett และเพื่อนร่วมงานได้เลียนแบบสิ่งนี้โดยทำถุงมือที่มีตัวดูดสังเคราะห์และเซ็นเซอร์ประกอบเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา อุปกรณ์นี้มีชื่อว่า Octa-glove สามารถตรวจจับวัตถุที่มีรูปร่างแตกต่างกันใต้น้ำได้ สิ่งนี้จะกระตุ้นกาวโดยอัตโนมัติเพื่อให้สามารถจัดการวัตถุได้
“ด้วยการผสานวัสดุกาวที่อ่อนนุ่มและตอบสนองเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบฝัง ทำให้เราสามารถจับวัตถุได้โดยไม่ต้องบีบ” บาร์ตเลตต์กล่าว “มันทำให้การจัดการวัตถุที่เปียกหรือใต้น้ำง่ายขึ้นและเป็นธรรมชาติมากขึ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถเปิดใช้งานและคลายการยึดเกาะได้อย่างรวดเร็ว เพียงเลื่อนมือของคุณไปยังวัตถุ ถุงมือจะทำงานเพื่อหยิบจับ ทั้งหมดนี้สามารถทำได้โดยที่ผู้ใช้ไม่ต้องกดปุ่มแม้แต่ปุ่มเดียว”
ความสามารถเหล่านี้ซึ่งเลียนแบบการจัดการ การตรวจจับ และการควบคุมปลาหมึกขั้นสูง อาจพบการใช้งานในด้านของหุ่นยนต์แบบอ่อนสำหรับการจับใต้น้ำ การใช้งานในเทคโนโลยีที่ช่วยเหลือโดยผู้ใช้และการดูแลสุขภาพ และในการผลิตสำหรับการประกอบและการจัดการวัตถุเปียก เขาบอกฟิสิกส์ โลก .
ในการทดลอง นักวิจัยได้ทดสอบโหมดการจับยึดหลายแบบ พวกเขาใช้เซ็นเซอร์ตัวเดียวในการจัดการกับวัตถุที่บอบบางและน้ำหนักเบา และพบว่าพวกเขาสามารถหยิบและปล่อยวัตถุแบน ของเล่นโลหะ กระบอก ช้อน และลูกบอลไฮโดรเจลที่อ่อนนุ่มเป็นพิเศษได้อย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงกำหนดค่าเซ็นเซอร์ใหม่ให้เปิดใช้งานเซ็นเซอร์หลายตัว จึงสามารถจับวัตถุขนาดใหญ่กว่า เช่น จาน กล่อง และชามได้
ทีมงานของเวอร์จิเนียเทคซึ่งรายงานผลงานในScience Advancesกล่าวว่ายังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้ ทั้งเกี่ยวกับวิธีที่ปลาหมึกควบคุมการยึดเกาะและจัดการกับวัตถุใต้น้ำ “หากเราสามารถเข้าใจระบบธรรมชาติได้ดีขึ้น สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถสร้างระบบทางวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีวภาพขั้นสูงมากขึ้น” บาร์ตเลตต์กล่าว
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
