ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN KHOA VẬT LÝ  facebook    RSS    SiteMap
 TRANG CHỦ   >  STEM  >  VẬT LÍ VÀ TUỔI TRẺ
FaceBookDeliciousGoogleTwitterDiggYahooRedditMySpaceMagnoliaNewsvineStumbleuponTechnoratiFurlBlogMarksYahoo Buzz
Đăng vào Thứ ba, ngày 19/07/2016
Bàn chân kiểu gì dễ đi trên tường nhất?

Bàn chân kiểu gì dễ đi trên tường nhất?

Bàn chân kiểu gì dễ đi trên tường nhất?

Để có thể treo ngược và bò nhoay nhoáy trên trần nhà, tắc kè cần có những sợi lông chân siêu nhỏ, còn châu chấu sử dụng đến các miếng đệm chân phẳng lỳ.... Trong vô số kiểu dáng của các dụng cụ siêu dính đó, loại nào là hiệu quả nhất?

 

Bàn chân kiểu gì dễ đi trên tường nhất?


 

 Các nhà khoa học chưa bao giờ lập công thức tính độ hiệu quả của những công cụ bám dính này. Nhưng giờ đây, các phương trình mới của các nhà nghiên cứu Đức có thể giúp họ so sánh những kiểu dáng khác nhau đó, cho phép thiết kế những bề mặt nhân tạo có thể bám vào tường tốt hơn bất kỳ sinh vật nào có trong tự nhiên. 

 

Trong khi một số loài vật, như ruồi và bọ cánh cứng, bài tiết các chất dính để gắn mình vào những bề mặt dựng dứng, thì các loài khác, như thằn lằn, lại sử dụng một hệ thống khô. Vì các chất dính rất khó gỡ ra khỏi tường, nên phương án khô sẽ tiện lợi hơn khi chúng muốn rút chân ra.

Những hệ thống bám dính như vậy hoạt động chính xác như thế nào vẫn còn là bí ẩn cho mãi đến 2 năm trước đây, khi các nhà khoa học chứng minh được rằng tắc kè sử dụng lực hút phân tử (hay lực van der Waals) để leo tường. Thằn lằn đã lợi dụng lực liên kết yếu này bằng cách tăng tối đa diện tích tiếp xúc giữa chân và tường. Phần đế của chân nó phủ hàng triệu sợi lông tí hon, mỗi sợi lại phân nhánh thành hàng trăm đầu mút nhỏ có đường kính chỉ vài nanomét. Nhờ tăng diện tích tiếp xúc, lực hút phân tử giữa lông chân và tường đủ để giữ con vật dù nó ở tư thế treo ngược trên trần nhà.

Cho đến nay, các mô hình toán học cũ đều kết luận rằng tất cả các mối tiếp xúc đều là hình cầu. Nhưng, "nếu nhìn vào tự nhiên, bạn sẽ thấy sự thực không phải như vậy", nhà khoa học vật liệu Ralph Spolenak, nói.

Ông và cộng sự tại Viện Nghiên cứu kim loại Max Planck ở Stuttgart (Đức) đã viết lại các phương trình để tính toán hiệu quả của những kiểu dính bám khác nhau mà các con vật sử dụng, như sợi lông, tấm đệm phẳng, dạng cần và dạng miệng hút.


Không ngoài dự đoán, mô hình tìm thấy rằng nếu ở trên một mặt phẳng hoàn toàn nhẵn thín, thì lớp tiếp xúc hình đệm phẳng sẽ là tốt nhất vì chúng tối đa hóa diện tích tiếp xúc. Song, những bề mặt cực phẳng lại rất hiếm trong tự nhiên. Spolenak và cộng sự phát hiện thấy châu chấu, với những tấm đệm chân khá phẳng, vượt qua trở ngại này bằng việc hơi uốn cong lớp đệm, giống như hình cái thìa, nhờ đó nó sẽ ăn khớp với những điểm không bằng phẳng.

Để tăng độ bám dính, bạn cần chia nhỏ bộ phận tiếp xúc thành những hình dạng nhỏ hơn, nhỏ hơn nữa, các nhà nghiên cứu khuyến cáo. Và mô hình của họ cho thấy mối tiếp xúc hình cái thìa là hiệu quả nhất trên quy mô nhỏ nhất.

"Đó là một tiến bộ lý thuyết quan trọng", Kellar Autumn, nhà sinh học tại Đại học Lewis and Clark ở Portland, bang Oregon, Mỹ, người đã cho thấy khả năng chạy trên mặt nhẵn của tắc kè, nhận định. Ông cho rằng phát hiện này có thể giúp giải thích bằng cách nào các đầu mút lông tơ tí hon của thằn lằn có thể bứt ra khỏi bề mặt, và bằng cách nào động vật tránh được bụi bám bẩn vào chân chúng.

Spolenak tin rằng mô hình của ông sẽ giúp các kỹ sư thiết kế được những vật liệu dính đặc biệt cho những công trình trên vũ trụ.

Tác giả bài viết: Thuận An (theo Nature)

XEM THÊM
Tắc kè và lực liên kết phân tử (19/07/2016)
Tàu chạy đệm từ (19/07/2016)
VIDEO  Xem thêm >>
Đăng ký
Ghi nhớ
Hôm nay 21
Hôm qua 177
Tuần này 1024
Tuần trước 2074
Tháng này 4871
Tháng trước 11705
Tổng lượt truy cập 360955
Hiện có 1 khách truy cập
Lên đầu trang