El adhesivo inspirado en el pulpo permite agarrar y soltar con precisión objetos submarinos

Universidad Tecnológica de Virginia, Blacksburg, VA

El estudiante de posgrado Chanhong Lee prueba la ventosa inspirada en el pulpo en el laboratorio. (Imagen:Alex Parrish para Virginia Tech)

El uso de mecanismos inspirados en la naturaleza para crear nuevas innovaciones tecnológicas es una firma de un equipo de investigación de Virginia Tech. El grupo dirigido por el profesor asociado Michael Bartlett ha creado un adhesivo inspirado en los pulpos, inspirado en la forma de las ventosas de los pulpos, que puede agarrar rápidamente y liberar de forma controlada objetos submarinos desafiantes.

Tener la capacidad de agarrar y liberar estos objetos submarinos como rocas pesadas, conchas pequeñas, cuentas blandas y otros desechos podría ser una herramienta poderosa para las operaciones de salvamento submarino e incluso de rescate. Sus hallazgos han sido publicados en Advanced Science .

Este trabajo se realizó con los investigadores universitarios Austin Via, Aldo Heredia y Daniel Adjei de Virginia Tech. El asistente de investigación graduado Chanhong Lee fue el primer autor del artículo, que informa sobre una investigación respaldada por la Fundación Nacional de Ciencias a través del programa Diseño de materiales para revolucionar y diseñar nuestro futuro.

"Estoy fascinado con cómo un pulpo puede en un momento sujetar algo con fuerza y luego soltarlo instantáneamente. Lo hace bajo el agua, en objetos que son ásperos, curvos e irregulares; eso es toda una hazaña", dijo Bartlett.

Para superar este desafío de larga data, Bartlett y su equipo observaron la forma del pulpo. Específicamente, observaron la estructura externa de la ventosa del pulpo, llamada infundíbulo. Esto inspiró a los investigadores a crear un adhesivo que utiliza un tallo curvo y elástico con una membrana activa y deformable que cambia de forma para una adhesión multisuperficie.

El tallo curvo se adhiere a curvaturas a gran escala al tiempo que aumenta la adaptabilidad a rugosidades a pequeña escala. Estos mecanismos funcionan en sinergia para mejorar la adhesión en múltiples escalas de longitud.

Esto dio como resultado adhesivos inspirados en pulpos que son 1000 veces más fuertes cuando se activan en comparación con el estado de liberación fácil. Es importante destacar que este cambio se produce en una fracción de segundo, aproximadamente 30 milisegundos. Los adhesivos inspirados en pulpos ahora logran una alta fuerza de adhesión en diversas superficies, incluidos objetos ásperos, curvos e irregulares, así como en diferentes fluidos. Con esta nueva herramienta, un buceador podría sostener un objeto resbaladizo sin apretarlo excesivamente, y también podría atraparlo rápidamente con un cambio rápido.

Debido a que los retoños de pulpo están hechos de tejido vivo, se deforman, expanden y contraen para adaptarse al trabajo que realizan. Esto le da al animal no sólo un agarre más fuerte, sino también una versatilidad para adaptar su agarre cuando encuentre objetos lisos o ásperos, angulares o planos.

Con el nuevo adhesivo inspirado en el pulpo, los miembros del equipo de investigación pueden recoger, sostener y soltar una amplia gama de objetos submarinos desafiantes, incluidos materiales blandos y rígidos que son planos, rugosos e incluso curvos.

Esta capacidad quedó demostrada mediante la construcción de un mojón submarino, una pila de rocas submarinas cuidadosamente construida. Aquí, las rocas tienen varios tamaños, formas y rugosidades superficiales y deben recogerse pero también soltarse con precisión para mantener la estructura equilibrada. Al mismo tiempo, también pueden agarrar y soltar cuentas suaves y gelatinosas con facilidad.

"Este tipo de manipulaciones las realiza un pulpo mientras organiza objetos alrededor de su guarida", dijo Lee. "Esta demostración destaca la capacidad del adhesivo inspirado en el pulpo para manipular con precisión objetos submarinos difíciles".

Los materiales también muestran una fijación confiable durante múltiples ciclos y durante un período prolongado de tiempo. En un experimento, la fuerza de unión se mantuvo constante durante 100 ciclos. En otra prueba, el equipo mantuvo una roca rugosa y curvada durante más de siete días bajo el agua y luego la liberó cuando se le pidió. Esto podría ser fundamental, especialmente en aplicaciones de salvamento en las que se mantiene un objeto durante un período prolongado de tiempo.

Para obtener más información, comuníquese con Margaret Ashburn en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo..