Adhesivos biomiméticos para subir por una pared vertical casi como Spiderman

Por Francisco R. Villatoro, el 21 noviembre, 2014. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 2

Dibujo20141121 Human climbing with efficiently scaled gecko-inspired dry adhesives

Las salamanquesas (geckos) pueden subir por una pared vertical, incluso de vidrio. Sus patas tienen unos pelos con fibras nanométricas que inducen fuerzas intermoleculares de van der Waals dependientes del ángulo de contacto que les permiten adherirse a muchos materiales. Los ingenieros biomiméticos han tratado de imitar a los geckos por diferentes métodos. Se publica en la revista Interface (Journal of the Royal Society) un adhesivo que se puede acoplar a cada mano y permite que una persona de 70 kg suba por una pared vertical de vidrio. No subirás tan rápido como Spiderman, pero tiempo al tiempo, que ahora es sólo un prototipo.

El artículo técnico es Elliot W. Hawkes, Eric V. Eason, David L. Christensen, Mark R. Cutkosky, “Human climbing with efficiently scaled gecko-inspired dry adhesives,” J. R. Soc. Interface 12: 20140675, 27 Oct 2014.

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=HqqevDDLfTg]

Este vídeo muestra el sistema en acción. Realmente espectacular. No tanto como Spiderman o como el protagonista de Misión Imposible, pero hay que recordar que se trata de un prototipo.

Dibujo20141121 gecko biomimetics - Human climbing gecko-inspired dry adhesives

El nuevo sistema ha sido posible gracias a los estudios biológicos de los geckos (salamanquesas) realizados en la última década. Sus patas pueden alcanzar un esfuerzo de cizalla máximo σmax en función del área de contacto A que cumple la ley de potencias σmax ∝ A−1/4. El nuevo sistema adhesivo mejora este comportamiento logrando una ley de potencias σmax ∝ A−1/50. Gracias a esta mejora un adhesivo inspirado en los geckos ha permitido que un humano de 70 kg con un adhesivo en cada mano de 140 cm² ascienda por una pared vertical de vidrio.

Dibujo20141121 gecko-inspired dry adhesives

El nuevo adhesivo usa microaristas inclinadas de polidimetilsiloxano (PDMS) (con una altura de 100 μm). Estas microaristas se parecen a los dientes de una sierra y se pueden adherir bien al vidrio seco y limpio. Cambiando el ángulo se pueden despegar del vidrio para volverlas a adherir más tarde. Para lograrlo se usan una especie de tendones que permiten el control por parte del usuario. Como sólo hay adhesivos en las manos, para que el sistema sea más cómodo, se ha colgado una plataforma de cada sistema adhesivo donde la persona puede apoyar sus pies.

Dibujo20141121 human hand gecko-inspired adhesive

El sistema permite soportar a una persona de hasta 95,6 ± 2,7 kg, aunque en las pruebas del prototipo no se han superado los 70 kg. Por supuesto, el nuevo sistema tendrá que sufrir importantes mejoras antes de que se pueda lograr un sistema comercializable. Además, el vidrio tiene que estar limpio, ya que la suciedad reduce la adherencia (los autores afirman que el adhesivo limpia el vidrio, pero se ensucia, con lo que se necesita incorporar un sistema de limpieza). Además se está estudiando si el sistema es escalable y un incremento en el área del adhesivo puede permitir incrementar el peso soportado. En teoría un sistema con 0,14 m² debería soportar 9,5 veces más carga (unos 915 kg).

En resumen, un sistema realmente curioso que muestra la importancia de la biomimética en la ingeniería moderna.



2 Comentarios

  1. Lo de las patas de las salamanquesas ha dado mucho que hablar, he leído que actuaban fuerzas electrostáticas. Tampoco tengo claro qué pasa cuando se cuelgan del techo, donde la tracción es distinta que en vertical.

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