蜘蛛毛的功能多样性可能会导致功能强大,可逆的粘合剂

蜘蛛可以在不同类型的表面上行走,例如直行甚至颠倒,但是他们做到这一点是多么精确。

蜘蛛毛的功能多样性可能会导致功能强大,可逆的粘合剂
扫描电子显微镜(SEM)的底座碱基(即在腿部最低部分)粘合毛的底部图像。(a)左侧是最接近外骨骼的粘合毛的发轴。在插入时,发轴变得更薄,外骨骼上的塞子状结构会遇到并附着在其上。(b)进一步放大了同一区域:星号标记了头发可以向上弯曲的枢轴点。远端与近端意味着从腿尖端的爪子到爪子。图片来源:B Poerschke,SN Gorb和F Schaber。

分析这一方​​面可能为生产生物启发,功能强大但可逆的粘​​合剂铺平道路。几十年来,科学家一直在努力更好地了解蜘蛛的脚。

现在,一项新研究,发表在边境在机械工程中日记,首次证明了形成形成头发的结构的特征Cupiennius Salei -流浪的蜘蛛-比以前认为的更可变。

当我们开始实验时,我们期望为所有单个固定毛找到特定的最佳粘附角度和类似的粘合特性。但令人惊讶的是,各个头发之间的粘附力在很大程度上有所不同,例如一头头发与底物以低角度粘附,而另一头则表现最好

基尔大学研究小组负责人Clemens Schaber博士

Cupiennius Salei由大约2400个小头发或“刚毛”(一百毫米厚的100毫米)组成。Schaber和他的同事Bastian Poerschke和Stanislav Gorb获得了这些头发的样本,然后确定了它们对一系列光滑而粗糙的表面的粘附程度,其中还包括玻璃。小组以各种接触角调查了这些头发的性能。

不同类型的头发一起工作

令人惊讶的是,每个头发都显示出特殊的粘合剂特性。当在强大的显微镜下观察时,研究人员发现每个头发都表现出先前未知且明显不同的结构排列。根据研究人员的说法,这种品种可能是了解蜘蛛如何能够攀登多种表面的关键。

这项新研究仅关注每只脚上成千上万的头发,因为资源过于限制,无法研究它们。但是,团队认为并非所有的头发都是独一无二的,并且有可能找到簇或重复模式。

生物启发的应用程序可能

尽管制造诸如蜘蛛之类的纳米结构仍然很难,尤其是为了达到天然材料的稳定性和可靠性,我们的发现可以进一步优化现有的模型,以实现可逆的和残留的无人工胶粘剂。亚博网站下载蜘蛛固定系统中发现的不同形状和粘合触点的比对的原理可以提高生物启发的材料在具有不同特性的广泛底物上的附着能力。亚博网站下载

德国基尔大学研究小组负责人克莱门斯·施伯(Clemens Schaber)博士

期刊参考:

Poerschke,B.,。(2021)蜘蛛的单个附着刚毛的粘附Cupiennius Salei到具有不同粗糙度和表面能量的底物。机械工程的前沿。doi.org/10.3389/fmech.2021.702297

来源:https://www.frontiersin.org/

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