Geckos 'Sticky Secret? Sie Hängen An Den Zehenhaaren

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Neue forschungen zeigen, wie sich geckos so gut an oberflächen halten können.

Geckos sind berühmt für ihre Fähigkeit, senkrechte Wände zu erklimmen und sogar kopfüber zu hängen. Nun wissen die Wissenschaftler mehr darüber, wie erfahrene Kletterer diese schwerkraftverletzenden Kunststücke vollbringen können: Geckos können schnell die Klebrigkeit ihrer Füße ein- und ausschalten, ein neues Studie findet.

Gecko-Zehen sind gut untersucht, und ihre klebrigen Eigenschaften haben einige unglaubliche Technologien inspiriert, z. B. stichfreie Methoden zum Abdichten von Wunden und klebrige Handpaddel, die Soldaten helfen können, die Wände eines Tages zu skalieren. In den letzten zehn Jahren haben Forscher synthetische Klebstoffe mit nanoskaligen Fasern entwickelt, die borstige Gecko-Zehen nachahmen.

Neue Forschungen zu den Feinheiten der Gecko-Adhäsion zeigen jedoch, dass die Natur die Wissenschaftler im Labor immer noch übertrumpft. [Biomimikry: 7 von der Natur inspirierte Technologien]

Geckos können an Oberflächen haften, weil ihre knolligen Zehen mit hunderten winzigen mikroskopisch kleinen Haaren, den sogenannten Setae, bedeckt sind. Jedes Seta teilt sich in hunderte von noch kleineren Borsten auf, die als Spatel bezeichnet werden. Die Wissenschaftler wussten bereits, dass die Haarbüschel winziger Haare den Konturen in Wänden und Decken so nahe kommen, dass die Van-der-Waals-Kraft einsetzt. Diese Art der physischen Bindung tritt auf, wenn Elektronen aus den Gecko-Haarmolekülen und Elektronen aus den Wandmolekülen mit diesen interagieren andere und erzeugen eine elektromagnetische Anziehungskraft.

Nun haben Forscher herausgefunden, wie ein Gleichgewicht der auf den Gecko wirkenden Kräfte und der Winkel der Zehenhaare zum Erfolg der Kreatur beitragen. Das System ermöglicht es Geckos, ihre Füße so schnell zu verkleben und zu lösen, dass sie mit 20 Körperlängen pro Sekunde über Oberflächen laufen können.

"Ein Gecko ist per Definition nicht klebrig - er muss etwas tun, um sich klebrig zu machen", sagte Studienautor Alex Greaney, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Oregon State University in Corvallis, gegenüber WordsSideKick.com. "Es ist diese unglaubliche Synergie aus Flexibilität, Winkel und Dehnbarkeit der Haare, die es möglich macht."

Greaney und ein Team von Forschern entwickelten ein mathematisches Modell, das zeigt, wie der Winkel der Winkel und die Kräfte, die auf einen Gecko wirken, wenn er klettert, zu einem empfindlichen, aber leistungsstarken Haftsystem führen.

Die aus den Füßen eines Geckos sprießenden Setae stehen nicht senkrecht im Winkel von 90 Grad, sondern verzweigen sich schräg nach außen. Das mathematische Modell zeigt, dass sich die Oberfläche, auf der die Geckos haften können, erhöht, wenn sich die Haare um einen Winkel näher an der Horizontalen biegen, und dass die Geckos mehr Gewicht tragen können.

Setae sind auch ultraflexibel. Wenn ein Gecko zu einer anderen Oberfläche springt oder schnell die Richtung wechselt, um einem Raubtier zu entkommen, müssen seine Zehenhaare große Mengen an Energie absorbieren und umleiten. Die Flexibilität und Dehnbarkeit der Setae helfen, die Energie umzuleiten und ermöglichen es Geckos, in jedem Winkel über Oberflächen zu laufen, es sei denn, die Oberfläche ist mit zu viel Feuchtigkeit bedeckt. In diesem Fall werden ihre Haftkräfte verringert und die Füße rutschen ab. Zu flexible Sets oder zu lange Sets würden sich verheddern und dazu führen, dass Geckos abrutschen und von Oberflächen abfallen, so Greaney.

Das Modell zeigte auch, dass Geckos die Schwerkraft ausgleichen können, indem sie ihre eigene Kraft auf eine Wand ausüben. Sie können mit den Füßen gegen ihren Körper drücken und sie über die Oberflächen ziehen, ohne zu fallen. Greaney sagte, der nächste Schritt sei, die Rolle der Reibung zu erkunden.

Details der Forschung wurden heute (12. August) im Journal of Applied Physics veröffentlicht.

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