يمكن لجهاز بحجم كف اليد، تم تطويره في جامعة كورنيل، والذي يستخدم التوتر السطحي للماء على السطح كرابطة لاصقة، أن يجعل هذا ممكنًا
هل سيتمكن البشر يومًا ما من المشي على الجدران مثل Spider-Man؟ يمكن لجهاز بحجم كف اليد، تم تطويره في جامعة كورنيل، والذي يستخدم التوتر السطحي للماء على السطح كرابطة لاصقة، أن يجعل هذا الأمر ممكنًا.
يمكن أن تؤدي آلية الالتصاق السريع إلى تطوير أحذية أو قفازات تلتصق بالجدران وتنفصل عنها، أو أوراق نقدية لاصقة يمكن أن تحمل وزنًا أكبر، وفقًا لبول ستين، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في الجامعة.
تم استلهام تطوير المنشأة من نوع من الخنفساء الشائعة في فلوريدا، القادرة على التشبث بورقة شجرة بقوة تعادل وزنها مائة مرة، إلى جانب إمكانية الانفصال الفوري عن الورقة. ونشرت نتائج الدراسة الجديدة في المجلة العلمية Proceedings of the National Academy of Sciences.
يتكون الجهاز من لوحة مسطحة تحتوي على فوهات حجم كل منها ميكرون. تحتوي اللوحة السفلية على خزان من السائل، وفي المنتصف توجد طبقة مسامية أخرى. يتسبب المجال الكهربائي الناتج عن بطارية بقوة 9 فولت في سحب قطرات الماء من الطبقة السفلية وضغطها في الطبقة العليا. يؤدي التوتر السطحي للقطرات المكشوفة إلى تمسك الجهاز بالسطح الإضافي - وهو ما يشبه الحالة التي تلتصق فيها قطعتان من الزجاج الرطب ببعضهما البعض.
يوضح الباحث: "في حياتنا اليومية، تكون هذه القوى ضعيفة نسبيًا". "ومع ذلك، إذا قمت بتنشيط كمية كبيرة منها مع التحكم فيها بدقة، كما تفعل الخنفساء، فيمكنك الآن الحصول على قبضة قوية."
على سبيل المثال، كانت إحدى مرافق النموذج الأولي للباحثين مكونة من ألف فوهة، حجم كل منها 300 ميكرون، وتمكنت من حمل وزن ثلاثين جرامًا - أكثر من سبعين مشبك ورق. واكتشفوا أنه بتقليل قطر الفوهات وملء عدد أكبر منها في نفس المنطقة، تزداد درجة الالتصاق. ويقدر الباحثون أن جهازًا تبلغ مساحته 2.5 سم مربع، ويحتوي على ملايين الفوهات بحجم ميكرون واحد، سيكون قادرًا على حمل وزن يقارب ثمانية كيلوغرامات.
من أجل تحرير المقبض، ما عليك سوى تغيير اتجاه المجال الكهربائي المطبق، ومن ثم يعود الماء إلى مكانه الأصلي، مع كسر "الجسور" الصغيرة التي تم إنشاؤها بين الجهاز والسطح الآخر.
تعتمد الدراسة الحالية على دراسة سابقة تم نشرها والتي أثبتت فعالية ما يعرف بالضخ الكهروتناضحي بين أسطح مختلفة متماسكة بواسطة التوتر السطحي، أولا باستخدام قطرتين كبيرتين من الماء.
كان أحد أكبر التحديات في تطوير هذا الجهاز هو الحاجة إلى منع القطرات من الاندماج معًا، وهي ميزة شائعة جدًا في المواقف التي تكون فيها قطرات الماء قريبة جدًا. ولحل هذه المشكلة، صمم الباحثون مضختهم لمقاومة تدفق المياه عند فصلها. وستكون الخطوة التالية للباحثين هي زيادة تحسين كفاءة المضخة وخصائص القطرات، ربما عن طريق تغليفها بأغشية صغيرة بحيث يتم منعها تمامًا من التبلل.
الخبر من الجامعة
تعليقات 7
ربما يكون المحرر في يوم عطلة، ولكن من الممكن أيضًا تصور المخدرات.
يا أخي ما البودرة البيضاء التي طرقتها؟ وانا ايضا اريد.
والآن سيتمكن اللصوص من التسلق مثل العناكب والدخول من أي نافذة يريدونها
من الممتع حقًا أن نخترع شيئًا ضد هذا الشيء
حقيقة أنها تعمل في مجال كهربائي أمر رائع
من المفترض أن يؤدي ظهور نبض قوي للمجال الكهربائي حول المبنى كل بضع ثوانٍ في حالة اكتشاف حركة على الجدران إلى حل المشكلة
فقط بالطبع سيبدأ العمل من الطابق الثاني فما فوق ليكون لدى السارق هدية تذكارية من تلك الزيارة
ليس متعبا جدا. الجهد الرئيسي هو في عضلات اليدين التي تحاول الإمساك بمسار الجدار - الإمساك بالمطبات (أتذكر كيف بعد يوم صعب للغاية من التسلق لم أتمكن من الإمساك بصينية الطعام في غرفة طعام الجيش 🙂 ). بمجرد تثبيت القفاز على الحائط، يتحرر المتسلق من هذا الجهد ومن ثم لا يعد جهدًا أكثر من تسلق السلم (ما لم تكن هناك "قفازات" مطابقة للقدمين ولا يمكن إراحة الوزن عليها فالأمر مختلف، لكن إذا صنعت قفازات لليدين فلا مانع من صنع أحذية للقدمين).
لكل من يحب البدلة الزرقاء والحمراء، من المهم أن يتذكر أنه حتى مع وجود جميع أنواع المرافق الرائعة، فإن تسلق الجدران لا يزال نشاطًا متعبًا بشكل لا يصدق، ويتطلب لياقة بدنية ممتازة...
تشين، هل قرأت المقال؟
الجهاز لا يعمل على الفراغ بل على تقليل التوتر السطحي لقطرات الماء...
وإذا فهمت بشكل صحيح، في الواقع، فإن السطح الخشن سوف يقلل من التوتر السطحي أكثر بحيث يكون الالتصاق أفضل.
ولا يهم الظروف الجوية أيضًا، فالماء الذي تقلل مساحة سطحه موجود داخل القفاز. عندما تريد أن تطلق سراحهم، عليك أن تسحبهم مرة أخرى....
يمكن أن نفهم أنه إذا تسلق شخص ما جدار المبنى وفجأة هطل المطر، فإنه ببساطة يسقط على الأرض.
كما أن السطح الذي يصعد عليه يجب أن يكون أملس تماماً كالرخام، لأنه إذا كان جبس خارجي عادي أو دهان جير فقط فلن يحدث الفراغ المطلوب.