ด้วยแรงบันดาลใจจากโครงสร้างจุลภาคบนแผ่นรองนิ้วเท้าของตุ๊กแก วิศวกรในสหรัฐฯ ได้สร้างกาวแบบกำหนดทิศทางพร้อมด้ามจับที่ใหญ่กว่าในทิศทางเดียว 100 เท่าเมื่อเทียบกับทิศทางตรงกันข้าม นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าวว่างานของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ารูปแบบเชิงพื้นที่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพสามารถให้โครงสร้างจุลภาคเทียมที่มีคุณสมบัติขั้นสูงและช่วยปิดช่องว่าง
ประสิทธิภาพระหว่างวัสดุสังเคราะห์
และวัสดุธรรมชาติตุ๊กแกมีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการปีนขึ้นไปบนพื้นผิวแนวตั้งที่เรียบเหมือนแก้วโดยใช้ชุดขนคล้ายขนขนาดเล็กที่คลุมนิ้วเท้าของพวกมัน กิ่งก้านสาขาเหล่านี้ละเอียดขึ้นและละเอียดขึ้น ก่อนที่จะสิ้นสุดด้วยไม้พายแบบแบนซึ่งเข้าใกล้พื้นผิวมากจนสร้างกาวแห้งที่เกาะติดผ่านกองกำลังของแวนเดอร์วาลส์ แต่ตุ๊กแกยังสามารถแยกเท้าออกได้ง่ายและรวดเร็วเมื่อไต่สิ่งกีดขวาง
ในปี 2549 นักวิจัยจาก Lewis & Clark College และ Stanford University พบว่า Setae ของตุ๊กแกจับได้เพียงทิศทางเดียว เซ็ตเต้ทั้งหมดโค้งไปในทิศทางเดียวกันและเมื่อปลายกิ่งถูกผลักกับพื้นผิวพวกมันจะกางออกและจับ แต่ถ้าม้วนผมกลับด้าน เนื่องจากความโค้ง ไม่มีไม้พายสัมผัสกับพื้นผิวและผมก็จะสไลด์ การยึดเกาะตามทิศทางนี้หมายความว่านิ้วเท้าจะจับแน่นเมื่อโหลด แต่ขณะวิ่ง ตุ๊กแกสามารถยกน้ำหนักออกจากเท้าและเลื่อนนิ้วเท้าไปข้างหน้าได้อย่างง่ายดาย
แรงเสียดทานทางเดียวแรงบันดาลใจจากงานนี้ Arul Suresh และเพื่อนร่วมงานของ Stanford ได้สร้างกาวที่มีความเสียดทานทางเดียวที่คล้ายกันโดยการเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวเพื่อให้รูปร่างเปลี่ยนแปลงเมื่อดึงไปในทิศทางที่ต่างกัน
พวกเขาใช้ซิลิโคนอีลาสโตเมอร์ในการแกะสลักวัสดุที่ประกอบด้วยชุดไมโครสเกลเวดจ์ เมื่อดึงไปตามพื้นผิวในทิศทางเดียว เวดจ์จะถูกดึงเข้าหาพื้นผิว ทำให้เกิดการสัมผัสที่ใกล้ชิดและแรงเสียดทาน แต่เวดจ์บางอันมีขนาดใหญ่และยาวกว่าเวดจ์อื่นๆ เมื่อดึงกาวไปในทิศทางตรงกันข้าม คุณลักษณะเหล่านี้จะม้วนงอเหนือเวดจ์อื่นๆ และดันออกจากพื้นผิว ป้องกันการสัมผัสใกล้ชิดและลดแรงเสียดทานลงอย่างมาก
การทดสอบแสดงให้เห็นว่าวัสดุมีอัตราส่วน
ความเสียดทาน 100:1: แผ่นปะติด 24 x 25 มม. สามารถรับน้ำหนักได้ 2.3 กก. ในทิศทางเดียว แต่เพียง 22 กรัมในทิศทางย้อนกลับหุ่นยนต์สับเปลี่ยนนิ้วหนอนเพื่อสาธิตการใช้งานจริงของวัสดุ Suresh บอกกับPhysics Worldว่าทีมสร้างหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้เหมือนหนอนนิ้ว ซึ่งเป็นหนอนผีเสื้อที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าโดยการโค้งและยืดตัวของมัน “โดยปกติ สำหรับหุ่นยนต์ที่จะทำงานแบบนี้ มันจะต้องซับซ้อนพอที่จะยกเท้าแต่ละข้างขึ้นแล้วเคลื่อนไปข้างหน้า
มิฉะนั้น มันจะสิ้นเปลืองพลังงานมากโดยการเลื่อนเท้าแต่ละข้างไปข้างหน้าเพื่อป้องกันการเสียดสี” เขาอธิบาย “การวางวัสดุที่มีแรงเสียดทานทางเดียวที่เท้า หุ่นยนต์แบบนี้ยังคงสามารถดันด้วยแรงขนาดใหญ่ แต่สามารถเลื่อนเท้าไปข้างหน้าได้อย่างง่ายดายเมื่อจัดตำแหน่งใหม่โดยใช้การเชื่อมโยงที่เรียบง่าย สิ่งนี้ทำให้หุ่นยนต์สามารถ “สับเปลี่ยน” ในขณะที่ยังคงดึงสินค้า แทนที่จะต้องยกเท้าขึ้นและทำตามขั้นตอน
Suresh กล่าวว่าวัสดุเสียดทานทางเดียวสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนพื้นผิวใดๆ ให้เป็นวงล้อได้ “สิ่งนี้จะช่วยให้หุ่นยนต์หรืออุปกรณ์อื่นๆ เคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดายในทิศทางที่มีแรงเสียดทานต่ำ แต่ยังต้านทานแรงที่แข็งแกร่งที่ผลักพวกมันกลับมา” เขาอธิบาย
เมื่อพิจารณาจากระบบธรรมชาติแทบทุกระบบ สิ่งที่สะดุดตาทันทีคือความซับซ้อนของทุกสิ่ง อย่างน้อยเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่เราใช้เป็นประจำทุกวัน
อารูล สุเรศวัสดุธรรมชาติมักจะซับซ้อนมาก
โดยมีโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวที่แสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่อย่างมาก คุณสมบัติสีรุ้ง ไม่ชอบน้ำ และต้านการลาก ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในโครงสร้างทางชีววิทยาผ่านการแปรผันของพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ อย่างไรก็ตาม ในระบบประดิษฐ์ โครงสร้างจุลภาคบนพื้นผิวมักจะมีความสม่ำเสมอ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะกระบวนการผลิตชอบความเรียบง่าย
ทีมงานกล่าวว่างานของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าความแปรผันเชิงพื้นที่สามารถให้โครงสร้างจุลภาคเทียมที่มีคุณสมบัติขั้นสูงได้อย่างไร พวกเขาเสริมว่านักวิจัยควรมองหาระบบทางชีววิทยาเพื่อสร้างแรงบันดาลใจให้พวกเขาสร้างโครงสร้างจุลภาครุ่นต่อไป
“เมื่อพิจารณาจากระบบธรรมชาติแทบทุกระบบแล้ว สิ่งที่โดดเด่นในทันทีคือความซับซ้อนของทุกสิ่ง อย่างน้อยเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่เราใช้เป็นประจำทุกวัน” Suresh กล่าว “ธรรมชาติมีความสามารถในการปรับแต่งโซลูชันทีละเซลล์เพื่อตอบสนองความท้าทายเฉพาะ การวิจัยในระบบทางชีววิทยาอื่น ๆ ได้แสดงให้เห็นว่าความผันแปรเล็กน้อยส่งผลต่อความสามารถของระบบเหล่านั้น”
ในการทดลอง วัตถุเป้าหมายคือจอ LCD TV ที่แสดงภาพสีต่างๆ จำนวนหนึ่ง กล้องดิจิตอลถูกใช้เพื่อจับภาพเงามัวบนพื้นผิวรีเลย์ที่สะท้อนแสงแบบกระจาย อัลกอริธึมของทีมสามารถกำหนดตำแหน่งของวัตถุที่บดบังและยังระบุความแปรผันของความสว่างและสีภายในวัตถุเป้าหมาย สิ่งนี้ทำให้ระบบสามารถรับภาพของวัตถุเป้าหมายอย่างง่าย ซึ่งรวมถึงหน้าการ์ตูนและโลโก้ของมหาวิทยาลัยบอสตันด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน
ทีมงานของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนาได้พัฒนาโปรแกรมที่สามารถแปลงรูปร่างที่วาดอิสระให้เป็นโครงสร้างนาโนดีเอ็นเอ 2 มิติหรือที่เรียกว่าดีเอ็นเอโอริกามิ อัลกอริธึมนี้สามารถกำหนดลำดับที่ต้องการได้โดยอัตโนมัติ ทำให้กระบวนการออกแบบส่วนประกอบที่มีรายละเอียดสูงเหล่านี้ง่ายขึ้น
DNA origami เป็นเทคนิคที่สร้างโครงสร้าง 2D และ 3D ขนาดนาโนที่ทำจาก DNA รูปร่างเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในนาโนเทคโนโลยีสำหรับการผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อน วิธีการนี้ใช้ความสามารถของเบสดีเอ็นเอในการจับคู่ระหว่างกันเพื่อสร้างลำดับดีเอ็นเอ “โครงนั่งร้าน” ขนาดใหญ่ และยึดสิ่งเหล่านี้ไว้ร่วมกับลำดับ “หลัก” ที่เล็กกว่า
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
