利用受自然启发的机制来创造新的技术创新是弗吉尼亚理工大学一个研究团队的标志。迈克尔·巴特利特(Michael Bartlett)副教授领导的研究小组受章鱼吸盘形状的启发，发明了一种以章鱼为灵感的粘合剂，这种粘合剂可以快速抓住并控制释放具有挑战性的水下物体。

　　有能力抓住并释放这些水下物体，如重岩石、小贝壳、软珠子和其他碎片，可能是水下打捞甚至救援行动的有力工具。他们的研究结果发表在《高级科学》杂志上。

　　这项工作是由弗吉尼亚理工大学的本科生Austin Via、Aldo Heredia和Daniel Adjei共同完成的。研究生研究助理Chanhong Lee是论文的第一作者。

　　“我很着迷于章鱼是如何在一瞬间紧紧抓住某样东西，然后立即释放它的。它能在水下，在粗糙、弯曲和不规则的物体上做到这一点——这是一个相当了不起的壮举，”Bartlett说。

　　为了克服这个长期存在的挑战，巴特利特和他的团队研究了章鱼的形状。具体来说，他们观察了章鱼吸盘的外部结构，称为吸盘。这激发了研究人员创造出一种粘合剂，这种粘合剂利用了弹性的、弯曲的茎和活跃的、可变形的膜，这种膜可以改变形状，以实现多表面粘合。

　　弯曲的茎附着在大尺度的曲率上，同时增加了对小尺度粗糙度的适应性。这些机制协同工作，以提高粘接力跨越多个长度尺度。

　　这导致了受章鱼启发的粘合剂在激活时比容易释放的状态强1000倍。重要的是，这种转换发生在几分之一秒内，大约30毫秒。这种受章鱼启发的粘合剂现在可以在不同的表面上达到很高的附着强度，包括粗糙的、弯曲的和不规则的物体，以及不同的流体。有了这个新工具，潜水员可以在不过度挤压的情况下抓住一个光滑的物体，也可以通过快速切换迅速抓住它。

　　因为章鱼吸盘是由活组织构成的，它们会弯曲、膨胀和收缩，以配合它们接近的工作。这不仅给了动物更强的抓地力，而且还使它在发现光滑或粗糙、有角或平坦的物体时能够适应它的抓地力。

　　有了这种受章鱼启发的新型粘合剂，研究团队成员可以拿起、握住和释放各种具有挑战性的水下物体，包括柔软和坚硬的材料，这些材料可以是平坦的、粗糙的，甚至是弯曲的。

　　这种能力是通过建造一个水下石堆来证明的，这是一个精心建造的水下岩石堆。在这里，岩石有各种大小、形状和表面粗糙度，必须捡起，但也要精确地释放，以保持结构平衡。与此同时，它们还可以轻松地抓住并释放柔软的果冻状珠子。

　　“这些类型的操作是由章鱼在它们的洞穴周围安排物体时进行的，”李说。“这次演示突出了这种受章鱼启发的粘合剂精确操纵困难的水下物体的能力。”

　　这些材料在多次循环和较长时间内也显示出可靠的附着力。在一个实验中，附着力在100次循环中保持不变。在另一项测试中，研究小组将一块粗糙、弯曲的岩石在水下放置了七天多，然后根据需要将其释放。特别是在打捞应用中，在很长一段时间内保持一个物体，这可能是至关重要的。

　　Bartlett之前创造了Octa-Glove，发表在《科学进展》上。Octa-Glove是一种受章鱼启发的粘合剂，它配备了激光雷达传感器，可以探测附近的物体，在不施加过大力的情况下，以牢固而柔和的方式附着在物体上。捕获后，吸盘可以根据需要解除，释放捕获的对象。

　　对于救援潜水员、水下考古学家、用户辅助技术，以及医疗保健或其他需要牢牢抓住潮湿或水下物体的类似工作来说，这种手套可能是一种有价值的工具。这项最近发表的研究可以增加手套的容量，使抓地力更强。

　　巴特利特说:“我们希望利用我们的新粘合剂设计进一步改进Octa-Glove。”“水下环境带来了一长串的挑战，而这一进步使我们克服了另一个障碍。我们现在比以往任何时候都更接近复制章鱼精确抓住和操纵物体的令人难以置信的能力，为探索和操纵潮湿或水下环境开辟了新的可能性。”

　　更多信息:Chanhong Lee等人，章鱼启发粘合剂与可切换连接到具有挑战性的水下表面，Advanced Science(2024)。DOI: 10.1002 / advs.202407588期刊信息:科学进展，先进科学由弗吉尼亚理工大学提供引文:章鱼启发的粘合剂显示水下打捞作业的希望(2024年，10月9日)检索自2024年10月9日https://techxplore.com/news/2024-10-octopus-adhesive-underwater-salvage.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。