استفاده از میکروالیاف پلی استری در تولید میکرو مانیپولاتورها با الهام از پاهای خود تمیز کننده مارمولک‌ها

اخبار پلیمری اخبار علمی پژوهشی
Print Friendly

به گزارش مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) توانایی خارق العاده مارمولک‌ها در حرکت برروی تمامی سطوح (صاف یا زبر، تمیز یا کثیف، عمودی یا وارونه) مدتهاست که دانشمندان را شگفت زده و مجذوب خود کرده است. به تازگی تیمی از محققان آمریکایی و چینی به این راز مارمولک ها دست یافته‌اند و موفق به توسعه میکرو مانیپولاتوری با تقلید از این توانایی مارمولک‌ها شده‌اند. gecko-images

مارمولک‌ها به علت داشتن پاهایی چسبناک قادر به حرکت و بالا رفتن از انواع سطوح مختلف خشک یا مرطوب می‌باشند. با وجود داشتن چنین قابلیتی، هرگز کثیفی برروی پاهای مارمولک‌ها نمی‌ماند. این قابلیت خود تمیز کنندگی خاصیت ساختار منحصر به فرد پاهای مارمولک‌ها می‌باشد چراکه انگشتان آنها با تارچه-هایی به طول ۱۴۰ میکرون و قطر ۴ میکرون پوشیده شده است که به اسپاتول‌هایی در ابعاد نانو با ۱۰ نانومتر ضخامت، ۲۰۰ نانومتر عرض و ۳۰۰ نانومتر طول منشعب می‌شود. این اسپاتول‌ها (که از مواد کراتینی مشابه ناخن درست شده اند) بصورت متحدی با یکدیگر کار می‌کنند تا نیروهای واندروالس تولید کنند که با ترکیب شدن آنها امکان تولید نیروی چسبناک تا ۱۵ nN که اغلب برای تحمل وزن مارمولک‌ها کافی به نظر می‌رسد را ایجاد می‌کند.

علی رغم آنکه توانایی خود تمیزکنندگی پاهای مارمولک‌ها در ساختار انگشتان آنها نهفته می‌باشد، که شامل میلیون ها تارچه مو مانند است، دانشمندان دریافتند که این خاصیت منحصر به فرد مرتبط با رفتار دینامیک تارچه‌های آنها می‌باشد.

با شبیه سازی حرکت تارچه‌ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی، محققان دریافتند که ذرات آلوده در زمان حرکت دادن تارچه از روی سطوح به سادگی با همان سرعت حرکت کردن پاهای مارمولک جدا می‌شوند. این ویژگی رفتاری دینامیکی اسپاتول‌ها و تارچه‌های مارمولک‌ها اصول طراحی مهمی برای توسعه سیستم‌های خود تمیز کننده پیشرفته فراهم کرده است. با استفاده از این ویژگیها دانشمندان میکرومانیپولاتوری تولید کرده‌اند که قادر است چنین قابلیت‌های منحصر به فردی را تقلید کند. این تارچه‌های مصنوعی که از میکروالیاف پلی استری ساخته شده‌اند، در حدود ۱۰ نانومتر قطر دارند. گرافن‌های تاخورده چند لایه با ضخامت ۵ نانومتر در انتهای میکروالیاف با طول ۱۵۰ میکرون چسبانده می‌شوند. میکرومانیپولاتور می‌تواند سیلیکاهایی را از لایه‌های مختلف جمع آوری کند، حرکت دهد و یا آزاد کند و یا ذرات را در جاییکه لازم است به سادگی با تغییر سرعت کشش جمع آوری کند. میکرومانیپولاتورهای زیست مقلد می‌توانند جایگزین دستگاه‌های سنتی جهت کنترل و اداره کردن، برای مثال در میکروچیپ ها شوند و یا با استفاده از تکنولوژی می‌توان نوارهای قابل استفاده مجدد تولید کرد.

بطور کلی، درک بهتر مکانیسم خود تمیز کنندگی مارمولک‌ها می‌تواند تاثیر مهمی در توسعه بسیاری از تکنولوژی‌های الهام گرفته شده از طبیعت، از سطوح ضدخزه تا تجهیزات پزشکی و سیستم های میکرو الکترو-مکانیکی شود.

1
telegram.png

نظر بگذارید