Budou lidé někdy šplhat po zdech jako ještěrky gekoni nebo slavný komixový hrdina Spiderman? Vědci z prestižní Cornellovy univerzity se inspirovali u hmyzu a nedávno přišli s látkou, která by tento odvěký klukovský sen mohla uvést ve skutečnost.
Americká Agentura pro výzkum pokročilých obraných projektů (DARPA) je organizací, má na svém kontě již řadu skutečně významných vynálezů, například internet či GPS. Jedním z posledních projektů, na který DARPA uvolnila peníze, je pátrání po zařízení, které by lidem umožnilo šplhat po budovách podobně jako slavný komixový hrdina Spiderman. Jediné zařízení, které v dnešní době něco takového umožňuje, je založeno na podtlakovém principu. Vysávání vzduchu z přísavek je však energeticky poměrně náročné a takový „Spiderman“ si s sebou musí nosit těžkou baterii. Vědci z Cornellovy univerzity v New Yorku se však, jak je to ostatně v poslední době stále běžnější, inspirovali v přírodě.
Další inspirace v přírodě
Život na stromech či rostlinách, zejména na površích listů, s sebou nese řadu nároků, nad nimiž my ze své „obří“ perspektivy snadno mávneme rukou. Pro život drobného broučka však znamená každá kapka deště, která na list dopadne, či každý poryv větru velmi nepříjemnou životní komplikaci. Ke svému životu jsou proto vybaveni nejrůznějšími drobnými fígly, které od nich dnes inženýři rádi okoukávají. Jedním z nich je i zvláštní způsob, kterým dokážou chodidla amerických mandelinek Hemisphaerota cyanea přilnout k povrchu listu palem, jimiž se živí. Tento drobný brouk má takřka neuvěřitelnou schopnost udržet se na listu silou, která100 násobně překonává jeho vlastní hmotnost. Chodidla broučků jsou sice vybavena drápky, v tom však hlavní klíč k jejich úspěchu neleží. Ke splnění tohoto neuvěřitelného úkolu využívá povrchové napětí velkého množství malých kapiček kapaliny. To však není vše! Příroda došla v jeho případě tak daleko, že brouk dokáže své „přisávací zařízení“ sám „zapínat“ i „vypínat“.
Spidermanovské rukavice z tisíců malých kapiček
Americký fyzik Paul Steen se věnuje průzkumu fyzikálních vlastností kapalin již dlouhou dobu. „Překvapivou vlastností řady kapalin je to, že jevy na mikroskopické úrovni mohou způsobit velmi nečekané efekty na makroúrovních,“ popisuje princip svého přístupu prof. Steen. Inspirace od brouků mu napomohla v promyšlení základního technického řešení, které by splňovalo požadavky zadání – připravit konstrukčně jednoduché, lehké a levné zařízení ke šplhání. V hladké desce rozmístil velký počet drobounkých dírek o průměru asi 300 mikrometrů (tedy miliontin metru). Skrze tyto drobné póry vytlačuje vodu zařízení, poháněné obyčejnou devítivoltovou baterií. Drobounké kapičky vytvoří mezi zařízením a povrchem, ke kterému má přilnout, jakési „můstky“ a výsledný efekt se silně podobá tomu, kdy k sobě díky vodě přilnou dva kusy skla. Po vypnutí elektrického proudu přestane zařízení pumpovat vodu a snadno se odlepí od povrchu. První prototyp má rozměr zhruba lidské dlaně a unese doposud nepatrnou váhu, asi 30 gramů, vědci však přirozeně počítají s mnohem efektivnějším zařízením. Nyní záleží jen na agentuře DARPA, zda bude projekt dál financovat.
Proč gekon nespadne?
Ještěři gekoni jsou snad nejznámějším příkladem živočichů, kterým nedělá pohyb po kluzkých površích žádný problém. Jak je možné, že se gekoni hravě udrží i hlavou dolů? Tajemství jejich úspěchu není založeno na povrchovém napětí kapaliny, jako je tomu u řady druhů hmyzu, ale na přitažlivých silách mezi molekulami, zvaných van der Waalsovy interakce. Aby tyto síly začaly mezi nohou gekona a povrchem skutečně efektivně působit, musí být zespoda pokryty drobnými chloupky neboli sétami. Tyto chloupky jsou velmi krátké (okolo 2 mikrometrů) a každý čtvereční milimetr jejich chodidla jich nese na 14 000. Zajímavé je, že u každého ze zhruba tisíce druhů gekonů se vyvinul jiný „vzorec pneumatiky“, tedy způsob, jakým jsou tyto chloupky uspořádány.
