Lagartixas são francamente inspiradoras. Esses répteis não são apenas bonitos, coloridos e adeptos da venda de seguro de carro - mas sua super-viscosidade tem confundido os humanos por milênios. Graças aos pés adesivos e a uma manipulação apurada das ligações moleculares, as lagartixas conseguem escalar paredes verticais com facilidade e podem até pendurar de cabeça para baixo nas superfícies. Agora, seus membros pegajosos inspiraram um novo dispositivo que poderia ajudar (Humanos? Robôs? Gostaria de um substantivo aqui) pegar e soltar as coisas com o interruptor de uma luz.
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Os poderes prodigiosos dos pés de lagartixa têm mistificado os cientistas até cerca de 15 anos atrás. Foi quando os pesquisadores descobriram que esses animais exploravam a força relativamente fraca de Van der Waals para aderir a superfícies e remover-se com facilidade. Ao contrário de uma força magnética mais forte, a força de Van der Waals resulta do desequilíbrio de cargas entre diferentes moléculas, criando uma atração solta. Usando milhões de minúsculos pêlos nos pés - cada um dos quais pode se orientar em uma determinada direção e ser atraído pela força de Van der Waals - as lagartixas podem criar uma força adesiva poderosa, mas também reversível.
Cinco anos atrás, o zoólogo Stanislav Gorb, da Universidade de Kiel, usou os insights sobre o cabelo de lagartixa para criar uma fita de silicone tão forte que um pedaço de 40 centímetros quadrados conseguiu segurar facilmente um adulto de tamanho grande pendurado no teto. Ao contrário da fita normal, ela também pode ser desanexada e reconectada várias vezes sem perder sua viscosidade. No final de 2015, o trabalho de Gorb ajudou a levar à comercialização de "fita gecko". Embora o produto tenha encontrado uso limitado até o momento, ele pode ser encontrado em uma marca de calça de equitação canadense para ajudar os passageiros a permanecer em suas selas e encontrou um investidor entusiasta no fundador do PayPal, Peter Thiel.
Mas descobrir o que fazia os pés da lagartixa tão pegajosos só resolvia metade do problema.
"Os animais não só se ligam, mas também [se destacam] usando essas estruturas adesivas", diz Emre Kizilkan, Ph.D. estudante de engenharia de materiais na Universidade de Kiel. Todas as lagartixas precisam fazer o ângulo de seus pés ou até mesmo os próprios cabelos de forma diferente e o pé vai se afastar, por exemplo. Trabalhando sob Gorb, Kizilkan queria substituir os movimentos musculares usados pelas lagartixas para controlar sua viscosidade com algum tipo de “troca” que os humanos poderiam facilmente explorar. Sua solução: Light.
Afinal, a luz é uma fonte de energia livre e limpa que pode ser facilmente controlada à distância. Isso torna "muito adequado para micromanipulação precisa", diz Kizilkan.
Usando a fita gecko já disponível comercialmente, Kizilkan prendeu a fita a um filme de elastômeros líquidos cristalinos - uma substância feita de cadeias poliméricas que se alongam quando expostas à luz ultravioleta. O alongamento puxa os pêlos da fita da lagartixa artificial para uma posição em que eles perdem a atração. A fita, em seguida, separa de tudo o que estava furando, de acordo com um artigo publicado na semana passada na revista Science Robotics .
Quando exposta à luz ultravioleta, a estrutura molecular usada no dispositivo dos pesquisadores se reformula, curvando a fita lagartixa do item anexado. (Emre Kizilkan e Jan Strueben / Robótica Científica) Em vídeos criados pelos pesquisadores, o seu "dispositivo de transporte microestruturado bioinspirado e fotocontrolável" (BIPMTD) foi capaz de captar placas de vidro e até mesmo tubos de ensaio e soltá-los facilmente após uma luz UV brilhar sobre ele.
"Este material pode fazer duas coisas juntos", diz Kizilkan: ambos grudam e soltam. Ele prevê que a fita lagartixa ativada pela luz seja um benefício para o delicado trabalho de laboratório, fabricação industrial e possivelmente até mesmo para robôs transportarem materiais. Como apenas um exemplo, ele poderia ser usado para transportar produtos químicos tóxicos em um tubo de ensaio e soltá-los com segurança em outra área sem que houvesse mãos humanas envolvidas. Ou, poderia permitir que alguém escalasse uma parede com apenas fita gecko e uma luz. Os robôs de resgate poderiam um dia usar a tecnologia para subir em edifícios danificados e salvar pessoas.
A colaboradora Anne Staubitz, bioquímica da Universidade de Bremen, espera trabalhar no futuro modificando o BIPMTD para usar comprimentos de onda de luz mais longos e menos prejudiciais, e esperamos avançar no desenvolvimento de um produto nos próximos anos.
O pesquisador de engenharia da Universidade de Stanford, Mark Cutkosky, que não esteve envolvido nesta pesquisa, lembra-se de ver a adesão inspirada na lagartixa controlada por forças magnéticas, eletrostáticas e outras, mas esse é o primeiro uso da luz que ele viu. Enquanto ele gosta de ver o novo desenvolvimento e os potenciais que ele traz, Cutkosky diz que gostaria de ver mais testes da durabilidade do BIPMTD e quão bem ele pode escalar até as grandes forças e pesos que seriam usados em robótica e manufatura.
Aaron Parness, um pesquisador de robótica do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, ajudou a projetar uma tecnologia de inspiração gecko que os astronautas poderiam usar para montar sensores e atravessar naves espaciais sem usar arneses volumosos. Parness concorda com Cutkosky sobre os desafios que o BIPMTD precisaria superar.
"Dez anos atrás, todos pensávamos que fazer o material inspirado nas lagartixas era o maior desafio - e foi um desafio muito grande -, mas nos últimos anos ficou claro que os mecanismos que usamos para tirar proveito do gecko-inspirado as propriedades dos materiais também são um grande desafio ”, diz Parness, que não esteve envolvido nesta pesquisa. "É outro sistema pelo qual podemos perceber o grande potencial dos adesivos inspirados na lagartixa."
