O laboratório de Stanford desenvolve o “não mais pegajoso do mundo”.

O desenvolvimento do material "antiaderente mais pegajoso" do mundo foi inspirado nos pés pequenos da lagartixa.

O Laboratório de Biomimética e Manipulação Dexterosa (BDML) do professor de Engenharia Mecânica de Stanford, Mark Cutkosky, estuda as propriedades da incrível capacidade deste lagarto de aderir a superfícies. Em BDML, Ph.D. em Engenharia Mecânica do sexto ano. aluno Tony Chen e Ph.D. em Engenharia Mecânica do quinto ano. o estudante Amar Hajj-Ahmad colaborou para desenvolver uma fita adesiva seca que imita a pegada da lagartixa.

O projeto de desenvolvimento de adesivos para lagartixas de Stanford começou em meados dos anos 2000, depois que a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) lançou um desafio para criar uma maneira de os robôs escalarem paredes verticalmente sem sucção, disse Chen. O adesivo foi apresentado recentemente em um vídeo informativo no popular canal do YouTube Veritasium.

As lagartixas são uma espécie de lagarto tipicamente carnívora, variam de cerca de meia polegada a pouco mais de um pé de tamanho e têm uma presença global generalizada, habitando florestas tropicais e casas.

A anatomia das almofadas dos pés da lagartixa o equipa com suas habilidades de escalada hábeis. De acordo com Cutkosky no vídeo, ao olhar mais de perto as almofadas dos pés de uma lagartixa, você pode ver seções com nervuras, conhecidas como lamela. As lamelas são compostas por hastes semelhantes a cerdas chamadas cerdas, que terminam em ramos do tamanho de um mícron chamados espátulas, disse Cutkosky.

Quando uma lagartixa escala, ela depende da adesão atribuída às forças de van der Waals — ironicamente, a força intermolecular mais fraca — que consiste na atração entre átomos neutros. Essas forças permitem que a lagartixa se prenda e se solte das superfícies como bem entender.

De acordo com Chen, o adesivo de lagartixa tem melhor funcionalidade em superfícies lisas, pois a rugosidade das superfícies mais ásperas significa que há maior distância entre os átomos, resultando em uma força de adesão mais fraca. Cutkosky escreveu que o BDML "continua a tentar melhorar o desempenho geral [do adesivo de lagartixa], especialmente em materiais não lisos, como papelão e tecido".

Por que lagartixas? “As lagartixas são os maiores animais que ainda dependem das forças de van der Waals”, disse Chen. Hajj-Ahmad acrescentou que, em contraste, animais mais pesados, como elefantes e humanos, dependem de forças de fricção, que se correlacionam com forças e peso normais. Como organismos menores são mais leves, eles não podem gerar tanta força de atrito e dependem de van der Waals.

Numerosos alunos têm iterado no material desde que foi inicialmente desenvolvido. "A forma como o fabricamos e até a sua geometria evoluíram nos últimos 16 a 17 anos", disse Chen.

De acordo com Hajj-Ahmad, uma lagartixa escaladora "beliscará" os dedos dos pés para ativar sua força de adesão e então "inverte a direção" dessa "pinça" para liberar a superfície. O adesivo desenvolvido pelos pesquisadores do BDML imita esse comportamento aderindo firmemente a uma superfície quando carregado em uma direção e descascando de forma limpa quando descarregado.

O BDML não é o único laboratório a trabalhar com adesivos inspirados em lagartixas, disse Cutkosky.

"A diferença mais importante entre a maioria deles e nosso adesivo é a capacidade de controle. Nosso adesivo só gruda quando carregado em cisalhamento; relaxar a força de cisalhamento permite que ele se separe praticamente sem esforço", enquanto outros podem exigir mais esforço, disse Cutkosky.

Segundo Hajj-Ahmad, as estruturas triangulares observadas ao aproximar o adesivo possibilitam a variação da superfície de contato da fita, deixando-a com área aumentada quando é necessária maior aderência e apenas a área da ponta quando a fita está para ser solta.

A fabricação do adesivo para lagartixas é um processo de várias etapas. Primeiro, um molde é feito usando uma máquina CNC. O CNC emprega uma lâmina de micrótomo ultra-afiada para indentar marcas triangulares em cera macia, essencialmente invisíveis a olho nu. O adesivo é composto de silicone, valorizado por sua durabilidade e geralmente não reativo. Em seguida, uma certa variante de silicone líquido, selecionada em parâmetros como rigidez e viscosidade, é derramada sobre o molde, assentando-se nas ranhuras fresadas pelo CNC. Uma camada de suporte de Kapton, um filme fino, é aplicada por cima. Quando o silicone estiver curado, ele é removido do molde.