ऑक्टोपस आर्म्स पर त्वचा के काम करने के तरीके से प्रेरित होकर, यूएस में वर्जीनिया टेक के शोधकर्ताओं ने एक नया तेजी से स्विच करने योग्य चिपकने वाला विकसित किया है जो पानी के नीचे की वस्तुओं से सुरक्षित रूप से चिपक जाता है। सामग्री का उपयोग रोबोटिक्स, स्वास्थ्य देखभाल और गीली वस्तुओं को इकट्ठा करने और हेरफेर करने के लिए निर्माण में किया जा सकता है।
पानी के भीतर काम करने वाले चिपकने वाले बनाना मुश्किल है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हाइड्रोजन बांड और वैन डेर वाल्स और इलेक्ट्रोस्टैटिक बल जो शुष्क वातावरण में आसंजन की मध्यस्थता करते हैं, पानी में बहुत कम प्रभावी होते हैं। हालांकि, जानवरों की दुनिया में नम स्थितियों में मजबूत आसंजन के बहुत सारे उदाहरण हैं: मसल्स विशेष चिपकने वाले प्रोटीन का स्राव करते हैं, गीली सतहों से जुड़ने के लिए एक चिपचिपा पट्टिका बनाते हैं; मेंढक केशिका और हाइड्रोडायनामिक बलों को सक्रिय करने के लिए संरचित पैर की अंगुली पैड के माध्यम से चैनल तरल पदार्थ; और ऑक्टोपस जैसे सेफलोपोड्स सक्शन के माध्यम से सतहों का पालन करने के लिए चूसने वाले का उपयोग करते हैं।
मजबूत चिपकने वाला बंधन
सेफेलोपॉड ग्रिपर विशेष रूप से पानी के भीतर चीजों को पकड़ने में अच्छे होते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्टोपी में चूसने वालों से ढकी आठ लंबी भुजाएँ होती हैं जो शिकार जैसी वस्तुओं को पकड़ सकती हैं। प्लंबर के प्लंजर के सिरे की तरह आकार में, चूसने वाले एक वस्तु का पालन करते हैं, जल्दी से एक मजबूत चिपकने वाला बंधन बनाते हैं जिसे तोड़ना मुश्किल होता है। अध्ययन दल के नेता बताते हैं, "आसंजन को जल्दी से सक्रिय और जारी किया जा सकता है।" माइकल बार्टलेट, "और ऑक्टोपस विभिन्न रासायनिक और यांत्रिक सेंसर से जानकारी संसाधित करके आठ भुजाओं में 2000 से अधिक चूसने वालों को नियंत्रित करता है।"
दरअसल, एक ऑक्टोपस के संवेदन तंत्र में एक फोटोरिसेप्शन सिस्टम होता है जो उसकी आंखों का उपयोग करता है; द्रव प्रवाह, दबाव और संपर्क का पता लगाने वाले यंत्रग्राही; और केमोरिसेप्शन टैक्टाइल सेंसर। प्रत्येक चूसने वाला स्वतंत्र रूप से आसंजन को सक्रिय करने या छोड़ने के लिए नियंत्रित होता है - कुछ ऐसा जो सिंथेटिक चिपकने में मौजूद नहीं होता है।
नए वर्जीनिया टेक ऑक्टोपस-प्रेरित एडहेसिव में एक सिलिकॉन इलास्टोमेर डंठल होता है, जो आसंजन को नियंत्रित करने के लिए एक स्ट्रेचेबल न्यूमेटिकली-एक्ट्यूएटेड इलास्टोमेर झिल्ली से ढका होता है। डंठल को 3डी प्रिंटिंग मोल्ड्स द्वारा बनाया जाता है और फिर सिलिकॉन इलास्टोमेर को कास्ट और ठीक किया जाता है। चिपकने वाला तत्व एक दबाव स्रोत से जुड़ा होता है जो सक्रिय झिल्ली के आकार को नियंत्रित करने के लिए सकारात्मक, तटस्थ और नकारात्मक दबाव प्रदान करता है।
बार्टलेट कहते हैं, "यह डिज़ाइन हमें 450 एमएस से कम समय में 50 बार आसंजन को चालू से बंद स्थिति में स्विच करने की अनुमति देता है।" "हमने इन चिपकने वाले तत्वों को माइक्रो-एलआईडीएआर ऑप्टिकल निकटता सेंसर की एक सरणी के साथ कसकर एकीकृत किया है जो यह समझता है कि कोई वस्तु कितनी करीब है।"
फिर शोधकर्ताओं ने रीयल-टाइम ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और आसंजन नियंत्रण के लिए माइक्रोकंट्रोलर के माध्यम से चूसने वालों और एलआईडीएआर को जोड़ा।
सिंथेटिक चूसने वाले और सेंसर के साथ दस्ताने
पानी के नीचे, एक ऑक्टोपस वस्तुओं के चारों ओर अपनी बाहों को हवा देता है और विभिन्न प्रकार की सतहों से जुड़ सकता है, जिसमें चट्टानों, चिकने गोले और अपने चूसने वालों का उपयोग करके खुरदुरे बार्नाकल शामिल हैं। बार्टलेट और उनके सहयोगियों ने सिंथेटिक चूसने वाले और सेंसर के साथ एक साथ कसकर एकीकृत दस्ताने बनाकर इसकी नकल की। ऑक्टा-ग्लव नाम का यह उपकरण पानी के भीतर अलग-अलग आकार की वस्तुओं का पता लगा सकता है। यह स्वचालित रूप से चिपकने को ट्रिगर करता है ताकि वस्तु में हेरफेर किया जा सके।
बार्टलेट ने कहा, "एम्बेडेड इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ नरम, उत्तरदायी चिपकने वाली सामग्री को मिलाकर, हम वस्तुओं को बिना निचोड़े समझ सकते हैं।" "यह गीली या पानी के नीचे की वस्तुओं को संभालना बहुत आसान और अधिक प्राकृतिक बनाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स जल्दी से आसंजन को सक्रिय और जारी कर सकते हैं। बस अपना हाथ किसी वस्तु की ओर ले जाएँ, और दस्ताना पकड़ने का काम करता है। यह सब उपयोगकर्ता द्वारा एक बटन दबाए बिना किया जा सकता है।"
ये क्षमताएं, जो सेफलोपोड्स के उन्नत हेरफेर, संवेदन और नियंत्रण की नकल करती हैं, पानी के नीचे पकड़ने के लिए सॉफ्ट रोबोटिक्स के क्षेत्र में, उपयोगकर्ता-सहायता प्राप्त प्रौद्योगिकियों और स्वास्थ्य देखभाल में अनुप्रयोगों, और गीली वस्तुओं को इकट्ठा करने और हेरफेर करने के लिए निर्माण में, वह बताता है। भौतिकी की दुनिया.
कई मनोरंजक मोड
ऑक्टोपस से प्रेरित चिपकने वाला घाव भर सकता है
अपने प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने कई मनोरंजक तरीकों का परीक्षण किया। उन्होंने नाजुक, हल्की वस्तुओं में हेरफेर करने के लिए एक एकल सेंसर का उपयोग किया और पाया कि वे जल्दी से सपाट वस्तुओं, धातु के खिलौने, सिलेंडर, एक चम्मच और एक अल्ट्रासॉफ्ट हाइड्रोजेल बॉल को उठा सकते हैं और छोड़ सकते हैं। तब सेंसर को फिर से कॉन्फ़िगर करके कि कई सेंसर सक्रिय हो गए थे, वे प्लेट, एक बॉक्स और एक कटोरा जैसी बड़ी वस्तुओं को पकड़ सकते थे।
वर्जीनिया टेक टीम, में अपने काम की रिपोर्ट कर रही है विज्ञान अग्रिम, का कहना है कि अभी भी बहुत कुछ सीखना बाकी है, दोनों के बारे में कि कैसे ऑक्टोपस आसंजन को नियंत्रित करता है और पानी के नीचे की वस्तुओं में हेरफेर करता है। "अगर हम प्राकृतिक प्रणाली को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं, तो यह अधिक उन्नत जैव-प्रेरित, इंजीनियर सिस्टम बनाने की अनुमति देगा," बार्टलेट कहते हैं।
