A nejen po zdi… Gekoni se klidně procházejí po stropě nebo se přichytí na skle terária hlavou dolů, jako by na ně nepůsobila gravitace. Jejich superschopnosti se snaží napodobit technici při konstrukci robotů a dalších vynálezů..

Gekoni umí nejen přilnout ke svislým povrchům včetně zcela hladkých, jako jsou dlaždice a sklo, ale také se od nich odlepit v řádu milisekund. A právě to vědce fascinuje nejvíce, tedy jejich schopnost adhezi plně kontrolovat.

Lepidlo, které na povel přilne a na další se zase uvolní, by bylo užitečné pro mnohá odvětví techniky i medicínu. Výzkum se proto zaměřuje na gekoní tlapky, která jsou sídlem výjimečných schopností. Přitom jsou na první pohled celkem obyčejné, mají 5 prstů s polštářky, které pokrývá několik lamel.

Pod mikroskopem se ale začne ukazovat, že struktura prstů je mimořádně složitá. Každá lamela se totiž skládá z milionů droboučkých vláken, které nesou latinské označení „setae“. A každé z těchto vláken je složené ze stovek štětinek o velikosti kolem 200 nanometrů, které dostaly název „spatulae“.

130 kg zátěže

Mikrostruktura tlapek umožňuje gekonům přilnout velice blízko k povrchu, a to v řádu nanometrů. A právě to je oním tajemstvím za adhezí ke sklu i stropu. Těsná blízkost je totiž předpokladem pro působení tzv.

van der Waalsových sil. Jsou to velmi slabé interakce mezi atomy a molekulami, které vznikají na podkladě nerovnoměrně rozloženého elektrického náboje. Jedna strana je dočasně nabitá kladně a druhá záporně, čímž vzniká slabá vazba.

Jediná vazba by sama o sobě nic nezmohla, jenže gekoni mívají přibližně 6,5 milionu vláken setae na tlapkách. Součet ohromného množství slabých van der Waalsových interakcí dává dohromady teoretickou schopnost gekona obrovského (Gekko gecko), který váží kolem 270 gramů, udržet při přilnutí ke svislému povrchu hmotnost 130 kg.

K tomuto číslu došli američtí vědci Kellar Autumn a Anne Peattieová v roce 2002.

Jak napodobit gekony

Autumn s Peattieovou také zjistili, že přerušení silné adheze k povrchu trvá gekonům pouhých 15 milisekund. Dělají to zvláštním způsobem. Prsty stočí nahoru a zvětší úhel končetin vůči povrchu. Na okraji prstů se tím zvýší napětí, čímž se přeruší vazba mezi štětinkami (spatulae) a povrchem.

Tento mechanismus se rozhodli napodobit Mark Cutkosky a Sang-bae Kim ze Stanfordovy univerzity. Zkonstruovali čtyřnohého robota s názvem StickyBot, který dovede šplhat i po vertikálních hladkých povrchách, a to rychlostí 4 cm/s.

Vědci napodobili i klouby gekonů, aby mohl robot používat ještěrčí způsob uvolnění od podkladu. Adhezi zajišťují štětiny z polyuretanu, které mají šířku 380 mikrometrů (jsou tedy asi 1 900krát větší než gekoní spatulae).

Oproti gekoním tlapkám má však StickyBot podstatný nedostatek. Na jeho adhezivní štětiny se lepí prach a další nečistoty. A tím po nějaké době ztrácí robot přilnavost. Stačí ho však očistit a začne znovu fungovat.

Pro medicínu i kosmonautiku

Mark Cutkosky se se svým týmem zabývá zdokonalováním této technologie asi 20 let, StickyBot je z roku 2007. Od té doby vyvinuli například i úchopové zařízení. Dovede pevně chytit a pak zase pustit nejrůznější předměty, ať už je to křehké syrové vejce nebo 20litrový barel vody.

Předměty nijak nepoškozuje, nedeformuje a nezanechává na nich lepkavý film. Podle Cutkoskyho by se tato technologie dala použít například pro medicínské roboty, při automobilové výrobě pro manipulaci s autoskly, a pro roboty zdolávající různé stožáry a potrubí.

Má velký potenciál i pro úklid vesmírného odpadu, kterého na oběžné dráze Země neustále přibývá. Ve stavu beztíže je velice složité ho likvidovat, jelikož klasická lepidla jsou závislá na tlaku. Ten však v tomto prostředí nelze použít, jelikož by předmět jednoduše odplul.

Více se dočtete v čísle 6/2025. 

Autorka: Kateřina Pavelcová