Рыба-скалолаз и её способность к адгезии и скольжению
Рыба-скалолаз (Beaufortia kweichowensis), или «подводный геккон», обладает уникальными способностями: быстро скользить по подводным поверхностям, ползать против течения и прочно прикрепляться с большой силой адгезии.
Международная исследовательская группа под руководством профессора Lianqing Liu из Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences раскрыла секреты динамической адгезии и быстрого передвижения этой рыбы. На её основе был создан биомиметический подводный робот Climbot.
Ключевые способности и показатели
- Сила адгезии: способность прикрепляться с силой, эквивалентной 1000 весам самого робота.
- Скорость скольжения: 7.83 длины тела в секунду.
Разгадка механизма
Основной механизм адгезии — создание отрицательного давления в присосках. Уникальность рыбы-скалолаза заключается в наличии щетинок (setae) по краям присосок:
- Размер: диаметр 4-6 мкм, длина 12-14 мкм.
- Функция: под действием силы Стефана щетинки преобразуют контактную зону с водой в гелеобразное «липкое» вещество, создавая динамичное водяное уплотнение.
Это позволяет присоске:
- Пассивно деформироваться для противодействия силам отрыва.
- Активно сокращаться для генерации мощной силы адгезии.
- Использовать водную плёнку в качестве «смазочного слоя» для снижения трения при скольжении.
Создание робота Climbot
Используя микро-нано литографию и методы формования, учёные создали массивы искусственных щетинок. Они были интегрированы в 3D-печатные мягкие присоски вместе с блоком управления.
Робот Climbot демонстрирует те же функции: прочное прикрепление к движущейся поверхности (например, модели корабля) и плавное скольжение под водой.
Значение и перспективы
Исследование представляет новый тип подводной локомоции и открывает перспективы для применения технологии роботов с присосками в морской науке, подводных исследованиях и океанической инженерии.
Работа опубликована в журнале National Science Review.