문어에서 영감을 받은 접착제로 수중 물체를 정확하게 잡고 분리할 수 있습니다.

버지니아 공과대학교, 버지니아주 블랙스버그

대학원생 이찬홍 씨가 연구실에서 문어에서 영감을 받은 빨판을 테스트하고 있습니다. (이미지 :Virginia Tech의 Alex Parrish)

자연에서 영감을 받은 메커니즘을 사용하여 새로운 기술 혁신을 창출하는 것은 버지니아 공대 연구팀의 특징입니다. Michael Bartlett 부교수가 이끄는 그룹은 문어 빨판의 모양에서 영감을 받아 까다로운 수중 물체를 빠르게 잡고 제어 가능하게 풀어줄 수 있는 문어에서 영감을 받은 접착제를 만들었습니다.

무거운 암석, 작은 조개, 부드러운 구슬 및 기타 잔해물과 같은 수중 물체를 잡고 풀어줄 수 있는 능력을 갖는 것은 수중 인양 및 구조 작업을 위한 강력한 도구가 될 수 있습니다. 그들의 연구 결과는 Advanced Science에 게재되었습니다. .

이 작업은 버지니아 공대의 학부 연구원 Austin Via, Aldo Heredia 및 Daniel Adjei와 함께 수행되었습니다. 대학원 연구 조교 이찬홍은 논문의 제1저자로 국립과학재단(National Science Foundation)이 미래를 혁신하고 설계하기 위한 재료 설계 프로그램을 통해 지원한 연구를 보고했습니다.

"저는 문어가 어떻게 한 순간에 무언가를 강하게 붙잡았다가 즉시 풀어줄 수 있는지에 매료되었습니다. 수중, 거칠고 구부러지고 불규칙한 물체에 대해 이 작업을 수행합니다. 이는 상당한 위업입니다."라고 Bartlett은 말했습니다.

이 오랜 과제를 극복하기 위해 Bartlett과 그의 팀은 문어의 모양에 주목했습니다. 구체적으로 그들은 누두(infundibulum)라고 불리는 문어 흡반의 외부 구조를 조사했습니다. 이는 연구원들이 다중 표면 접착을 위해 모양을 바꾸는 활성 변형 가능 멤브레인을 갖춘 탄력 있고 구부러진 줄기를 활용하는 접착제를 만들도록 영감을 주었습니다.

곡선형 줄기는 대규모 곡률에 부착되는 동시에 소규모 거칠기에 대한 적응성을 높입니다. 이러한 메커니즘은 시너지 효과를 발휘하여 다양한 길이에 걸쳐 접착력을 향상시킵니다.

그 결과, 활성화 시 이형 상태에 비해 1,000배 더 강한 문어에서 영감을 얻은 접착제가 탄생했습니다. 중요한 것은 이 전환이 약 30밀리초 안에 발생한다는 것입니다. 문어에서 영감을 받은 접착제는 이제 거칠고, 구부러지고, 불규칙한 물체는 물론 다양한 유체를 포함한 다양한 표면에서 높은 부착 강도를 달성합니다. 이 새로운 도구를 사용하면 다이버는 과도한 힘을 가하지 않고도 미끄러운 물체를 잡을 수 있을 뿐만 아니라 빠른 전환으로 빠르게 낚을 수도 있습니다.

문어 빨판은 살아있는 조직으로 만들어졌기 때문에 접근하는 작업에 맞게 휘고, 팽창하고, 수축합니다. 이는 동물에게 더 강한 그립력을 제공할 뿐만 아니라 부드럽거나 거친 물체, 각진 물체 또는 평평한 물체를 찾을 때 잡는 능력에 적응할 수 있는 다재다능함을 제공합니다.

문어에서 영감을 얻은 새로운 접착제를 사용하여 연구팀 구성원은 평평하고 거칠며 심지어 구부러진 부드럽고 단단한 물질을 포함하여 다양한 범위의 까다로운 수중 물체를 집고 잡고 풀 수 있습니다.

이 능력은 조심스럽게 수중 암석 더미인 수중 케른을 건설함으로써 입증되었습니다. 이곳의 암석은 크기, 모양, 표면 거칠기가 다양하므로 구조의 균형을 유지하려면 집어 올리기도 하고 정확하게 풀어야 합니다. 동시에 부드럽고 젤리 같은 구슬을 쉽게 잡고 뺄 수도 있습니다.

“이러한 유형의 조작은 문어가 굴 주위에 물건을 배열하면서 수행됩니다.”라고 Lee는 말했습니다. "이번 시연은 문어에서 영감을 얻은 접착제가 어려운 수중 물체를 정밀하게 조작하는 능력을 강조합니다."

또한 이 소재는 여러 주기와 장기간에 걸쳐 안정적인 부착을 보여줍니다. 한 실험에서는 부착력이 100사이클 이상 일정하게 유지되었습니다. 또 다른 테스트에서 팀은 물속에서 7일 이상 거칠고 구부러진 암석을 붙잡고 있다가 요청 시 풀어주었습니다. 특히 장기간에 걸쳐 물체를 고정해야 하는 회수 작업에서는 이것이 매우 중요할 수 있습니다.

자세한 내용은 Margaret Ashburn에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.