Uma comparação entre características uniformes (Tipo 1), deixou, e um grupo de recursos que exibe atrito unilateral (Tipo 2), direito, com gráficos de espaço de força resultantes mostrando o desempenho, fundo. No estado neutro (a), os recursos do Tipo 1 estão todos na mesma altura, e todos fazem contato quando tocados em uma superfície. Aplicar uma força de cisalhamento na direção preferida (b, adesivo deslocado na direção da seta) faz com que as cunhas se engatem, aumentando a área de contato (azul), e, portanto, atrito e adesão. Aplicar uma força de cisalhamento na direção reversa (c), faz com que as cunhas se encaixem em suas faces reversas, novamente aumentando a área de contato (laranja), resultando em atrito muito semelhante em ambas as direções (d). Os recursos do Tipo 2 têm comprimento de cunha crescente sobre a aba, bem como uma rampa na base das cunhas, portanto, há uma única cunha mais alta adjacente à ranhura (e). A aplicação de uma força de cisalhamento na direção preferencial (f) resulta na deformação da aba para se conformar à superfície, produzindo uma grande área de contato (azul), mas menos atrito e adesão do que características uniformes. Quando carregado na direção reversa (g), a cunha mais alta na ponta da aba impede que qualquer outra cunha entre em contato com a superfície, reduzindo a área de contato (laranja), e resultando em muito menor atrito na direção reversa (h). Crédito:(c) Journal of The Royal Society Interface (2019). DOI:10.1098 / rsif.2018.0705
Uma equipe de pesquisadores da Stanford University e da University of California desenvolveu um material microestruturado com variação espacial causando atrito em apenas uma direção. Em seu artigo publicado em Interface do Jornal da Royal Society , o grupo descreve a inspiração para o novo material e algumas maneiras possíveis de usá-lo.
O trabalho baseia-se em estudos anteriores sobre lagartixas, que pode ser facilmente anexado a um painel de vidro e, em seguida, se separar facilmente. Essa habilidade é devido às cerdas nos dedos dos pés da lagartixa, que aderem em apenas uma direção - todas as estruturas semelhantes a cabelos se curvam em apenas uma direção. Quando espalhado, eles agarram. Mas se eles forem revertidos, eles deslizam facilmente no vidro. Neste novo esforço, os pesquisadores buscaram criar um material que reproduzisse essa estrutura.
O material que os pesquisadores criaram foi feito de um elastômero de silicone esculpido para ter cunhas microscópicas em sua superfície. Quando o material é colocado contra outra superfície e puxado em uma direção, as cunhas são puxadas para baixo em direção à superfície, causando mais atrito. Mas quando o material é puxado na outra direção, ele desliza. Isso acontece porque algumas das cunhas (colocadas aleatoriamente) são ligeiramente mais longas do que as outras - quando puxadas na direção oposta, eles se enrolam sobre as outras cunhas, empurrando-os para longe da superfície, fazendo com que o material deslize. Os pesquisadores explicam que as cunhas colocadas aleatoriamente são um exemplo de variação espacial - algo visto com bastante frequência na natureza, mas muito raramente em materiais manufaturados.
Os pesquisadores observam que a variação espacial permite que a lagartixa suba pelas janelas e dá iridescência a alguns insetos. Também foi encontrado em alguns materiais naturais que exibem hidrofobicidade e outros que possuem propriedades anti-arrasto. Os pesquisadores observam que raramente é encontrado em processos de fabricação porque a necessidade de aleatoriedade aumenta os custos de produção.
Para testar seu novo material, os pesquisadores criaram um robô minhoca que não precisa se levantar. Em vez de, a característica de fricção unilateral permitiu que o material se movesse em uma direção com um simples empurrão para baixo em seu centro.
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