juli 31, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Merkelig oppdagelse av edderkopphår kan inspirere til kraftige, men reversible lim

Merkelig oppdagelse av edderkopphår kan inspirere til kraftige, men reversible lim

Skannende elektronmikroskopi (SEM) bilde av basene til de pretarsale selvklebende hårene (dvs. i den nedre delen av benet). (A) Til venstre er stilkene til de klissete hårene nærmest eksoskelettet. Ved innsetting blir hårskaftet tynnere og en plugglignende struktur i eksoskelettet fester seg og fester seg til det. (b) Høyere forstørrelse i samme region: stjernen markerer dreiepunktet der hårene kan bøyes oppover. Distal vs. proksimalt her betyr langt vs. mot kloen på tuppen av leggen. Kreditt: B Poerschke, SN Gorb og F Schaber

Ingeniørene var imponert over det store funksjonelle mangfoldet av hår på edderkoppene.

Hvordan går edderkopper opp, og til og med opp ned, på så mange forskjellige typer overflater? Å svare på dette spørsmålet kan åpne for nye muligheter for å skape kraftige, men likevel reversible, bioinspirerte lim. Forskere har jobbet for å bedre forstå edderkoppben de siste tiårene. Nå en ny studie i Grenser innen maskinteknikk er den første som viser at egenskapene til de hårlignende strukturer som utgjør de selvklebende føttene til en art: den vandrende edderkoppen Cupiennius salei – er mer varierende enn tidligere antatt.

Spider hår tips

SEM bilder av mikrostrukturen av selvklebende hår (‘sopp’). (A) Sett fra siden som viser hårakselen opptil 1,8 mm lang (vises ikke over full lengde) og spissområdet dekket med ‘microtrichia’ (små hårlignende strukturer i riktig hår). (B) Øvre sikt av ‘scapula pad’ (en tett hårbunke) på den nedre delen av pretarsus. Som dekker regionen av hårspissen er det spatelformede microtrichiae som fester seg til underlaget når du går. (C) Høyere forstørrelsesbilde av spatelformede microtriquia. Kreditt: B Poerschke, SN Gorb og F Schaber

“Da vi startet eksperimentene, forventet vi å finne en spesifikk vinkel med bedre vedheft og lignende klebeegenskaper for alle individuelle bindingshår,” sier studiegruppeleder Dr. Clemens Schaber ved Universitetet i Kiel i Tyskland. “Men overraskende nok skilte vedheftningskreftene seg veldig mellom individuelle hår – for eksempel, det ene håret klistret seg bedre i lav vinkel til underlaget, mens det andre klarte seg bedre nær den vinkelrette.”

READ  Bridenstine slutter seg til Private Equity Firm

Bena på denne arten av edderkoppen består av rundt 2400 små hår eller ‘sopp’ (en hundredels millimeter tykk). Schaber, og kollegene Bastian Poerschke og Stanislav Gorb, samlet en prøve av disse hårene og målte deretter hvor godt de holdt seg til en rekke ru og glatte overflater, inkludert glass. De så også på hvor godt hårene presterte i forskjellige kontaktvinkler.

Ulike hårtyper fungerer sammen

Uventet viste hvert hår unike limegenskaper. Da teamet så på hårene under et kraftig mikroskop, fant de også at hver viste tydelig forskjellige, og tidligere ukjente, strukturelle ordninger. Teamet mener at denne varianten kan være nøkkelen til hvordan edderkopper kan skalere så mange typer overflater.

Dette nåværende arbeidet studerte bare et lite antall av de tusenvis av hår på hver fot, og det er utenfor omfanget av eksisterende ressurser å vurdere å studere dem alle. Men teamet håper at ikke alle hårene er unike, og at gjentatte grupper eller mønstre kan bli funnet i stedet.

Mulige bioinspirerte applikasjoner

“Selv om det fremdeles er veldig vanskelig å lage edderkopplignende nanostrukturer, og spesielt for å oppnå stabiliteten og påliteligheten til naturlige materialer, kan våre funn ytterligere optimalisere eksisterende modeller for restfrie, reversible kunstige lim,” sier Schaber. “Prinsippet om forskjellige former og justeringer av limkontaktene som finnes i edderkoppfeste-systemet, kan forbedre evnen til bio-inspirerte materialer til å binde seg til et bredt spekter av underlag med forskjellige egenskaper.”

Mikroskopbilder av edderkopphår

(A) Nedovervendt overflate av hårbunken rundt klørne til pretarsus (hvite stjerner markerer de to lappene til hårbunken), bestående av tusenvis av tett pakket hår. Pilene betegner de to klørne. (B) Sett fra siden av hårtoppen på forfoten limt til et glassbilde. (C) Forstørrelse av rektangelet i det andre panelet. Legg merke til hvordan hårspissene er bøyd. Kreditt: B Poerschke, SN Gorb og F Schaber

Referanse: “Adhesion of Individual Attachment Setae of the Spider Cupiennius salei to Substrates With Different roughness and overflate energy” av Bastian Poerschke, Stanislav N. Gorb og Clemens F. Schaber, 11. juni 2021, Grenser innen maskinteknikk.
DOI: 10.3389 / fmech.2021.702297

READ  Fugleinfluensa: Russland forteller HVEM det har oppdaget det første tilfellet av belastningen hos mennesker