ヤモリの超粘着力の科学

概要

ヤモリは、接着剤、爪、超強力なクモの巣などを使わずに、垂直な表面を登り、逆さまに歩くことができます。それは、正と負の電荷が引き合うという原理を利用しています。この記事では、ヤモリの超粘着力の科学と、ヤモリの驚異的な接着能力を模倣するために設計された人工材料について探求します。

ヤモリが表面にくっつく仕組みとは？

ヤモリは接着剤を使わずに表面にくっつく能力で知られています。彼らは垂直な表面を登り、逆さまに歩くことができます。ヤモリの足の指は、柔軟なリッジで覆われており、細かい毛のような構造体であるセタで覆われています。それぞれのセタには、スパチュラと呼ばれるより小さいブリスルが覆われています。これらのスパチュラは、命令に従ってくっついたり離れたりするのに適しています。

ヤモリの粘着力の科学

ヤモリの足には電荷がありませんし、彼らが歩く表面にもありません。では、なぜくっつくのでしょうか？その答えは、相互分子力と構造工学の巧みな組み合わせにあります。原子には、電子に対する親和性が異なるものがあり、これを電気陰性度と呼びます。同じ分子に異なる電気陰性度の原子がある場合、分子の電子雲はより電気陰性度の高い原子に引っ張られます。これによって、電子雲の薄い箇所ができ、原子核からの正の電荷が光を放ち、他の場所には負の電荷の塊ができます。これらのパッチ状の電荷は、隣接する分子同士を引き合わせ、これをファンデルワールス力と呼びます。

ヤモリの足が命令に従ってくっついたり離れたりする方法

ヤモリの足の指は、柔軟なリッジで覆われ、細かい毛のような構造体であるセタで覆われています。それぞれのセタには、スパチュラと呼ばれるより小さいブリスルが覆われています。スパチュラは平らであり、表面に対して正負の電荷のパッチが補完的なパッチを見つけるために多くの表面積を作り出します。各スパチュラは、ファンデルワールスの粘着力のわずかな量しか寄与しませんが、ヤモリには約20億のスパチュラがあり、彼らの体重を支える十分な結合力を作り出します。実際、ヤモリは一本の足だけで体全体を支えることができます。ヤモリは足を剥がすことができ、わずかに角度を変えることで餌を求めたり、捕食者から逃げたりすることができます。

ヤモリの接着能力に影響を受けた人工材料

普通の分子間のファンデルワールス力を最大化するために、特別な形状のブリスルの森を使用する戦略は、ヤモリの驚異的な接着能力を模倣するために設計された人工材料に影響を与えました。人工的なバージョンはまだヤモリの足ほど強くありませんが、成人男性がガラスの壁を25フィート登ることができるほど十分に強いです。

結論

ヤモリは、接着剤を使わずに表面にくっつく能力を持っています。彼らは、正と負の電荷が引き合う原理を利用し、相互分子力と構造工学を組み合わせています。ヤモリの足の指は、柔軟なリッジで覆われ、細かい毛のような構造体であるセタで覆われています。それぞれのセタには、スパチュラと呼ばれるより小さいブリスルが覆われています。この戦略は、ヤモリの驚異的な接着能力を模倣するために設計された人工材料に影響を与えました。