Adesivo inspirado no polvo mostra-se promissor para operações de salvamento subaquático

Usar mecanismos inspirados na natureza para criar novas inovações tecnológicas é uma assinatura de uma equipe de pesquisa da Virginia Tech. O grupo liderado pelo professor associado Michael Bartlett criou um adesivo inspirado no polvo, inspirado no formato das ventosas do polvo, que pode agarrar rapidamente e liberar objetos subaquáticos desafiadores de maneira controlada.

Ter a capacidade de agarrar e soltar esses objetos subaquáticos, como pedras pesadas, pequenas conchas, contas macias e outros detritos, pode ser uma ferramenta poderosa para salvamento subaquático e até mesmo para operações de resgate. Suas descobertas foram publicadas em Ciência Avançada.

Este trabalho foi realizado com os pesquisadores de graduação Austin Via, Aldo Heredia e Daniel Adjei da Virginia Tech. O assistente de pesquisa de pós-graduação Chanhong Lee foi o primeiro autor do artigo.

“Estou fascinado em saber como um polvo em um momento pode segurar algo com força e depois soltá-lo instantaneamente. Ele faz isso debaixo d’água, em objetos ásperos, curvos e irregulares – isso é um grande feito”, disse Bartlett.

Controlando-se debaixo d’água

Para superar esse desafio de longa data, Bartlett e sua equipe observaram o formato do polvo. Especificamente, eles observaram a estrutura externa da ventosa do polvo, chamada infundíbulo. Isso inspirou os pesquisadores a criar um adesivo que utiliza uma haste elástica e curva com uma membrana ativa e deformável que muda de forma para adesão em múltiplas superfícies.

A haste curva se liga a curvaturas em grande escala enquanto aumenta a adaptabilidade a rugosidades em pequena escala. Esses mecanismos funcionam em sinergia para melhorar a adesão em múltiplas escalas de comprimento.

Isto resultou em adesivos inspirados no polvo que são 1.000 vezes mais fortes quando ativados em comparação com o estado de fácil liberação. É importante ressaltar que essa mudança ocorre em uma fração de segundo, cerca de 30 milissegundos. Os adesivos inspirados no polvo agora alcançam alta resistência de fixação em diversas superfícies, incluindo objetos ásperos, curvos e irregulares, bem como em diferentes fluidos. Com esta nova ferramenta, um mergulhador poderia segurar um objeto escorregadio sem apertar excessivamente, sendo também capaz de agarrá-lo rapidamente com trocas rápidas.

Agarre e solte objetos subaquáticos desafiadores

Como os sugadores de polvo são feitos de tecido vivo, eles se deformam, expandem e contraem para se adequar ao trabalho que estão realizando. Isto dá ao animal não apenas uma pegada mais forte, mas também uma versatilidade para adaptar sua pegada à medida que encontra objetos lisos ou ásperos, angulares ou planos.

Com o novo adesivo inspirado no polvo, os membros da equipe de pesquisa podem pegar, segurar e liberar uma ampla variedade de objetos subaquáticos desafiadores, incluindo materiais macios e rígidos que são planos, ásperos e até mesmo curvos.

Esta capacidade foi demonstrada através da construção de um marco subaquático, uma pilha cuidadosamente construída de rochas subaquáticas. Aqui, as rochas têm vários tamanhos, formatos e rugosidades superficiais e devem ser recolhidas, mas também liberadas com precisão para manter a estrutura equilibrada. Ao mesmo tempo, eles também podem agarrar e soltar contas macias e gelatinosas com facilidade.

“Esses tipos de manipulações são realizadas por um polvo enquanto ele organiza os objetos em sua toca”, disse Lee. “Esta demonstração destaca a capacidade do adesivo inspirado no polvo de manipular com precisão objetos subaquáticos difíceis.”

Os materiais também apresentam fixação confiável durante vários ciclos e durante um longo período de tempo. Num experimento, a força de fixação permaneceu constante ao longo de 100 ciclos. Num outro teste, a equipa manteve uma rocha áspera e curva durante mais de sete dias debaixo de água e depois libertou-a quando solicitado. Particularmente em aplicações de salvamento onde manter um objeto durante um longo período de tempo, isto pode ser crítico.

Agarrando como um polvo

Bartlett criou anteriormente Octa-Glove, publicado em Avanços da Ciência. Octa-Glove possui adesivos inspirados em polvos equipados com sensores LIDAR que detectam objetos próximos, fixando-se ao objeto com uma ligação forte, mas suave, sem aplicar força excessiva. Após a captura, as ventosas podem ser desengatadas sob demanda, liberando o objeto capturado.

A luva pode ser uma ferramenta valiosa para mergulhadores de resgate, arqueólogos subaquáticos, tecnologias assistidas pelo usuário e na área de saúde ou outro trabalho semelhante que envolva a necessidade de segurar firmemente objetos molhados ou subaquáticos. Esta pesquisa publicada recentemente poderá aumentar a capacidade da luva, tornando a aderência ainda mais forte.

“Esperamos utilizar nosso novo design adesivo para melhorar ainda mais a Octa-Glove”, disse Bartlett. “Os ambientes subaquáticos apresentam uma longa lista de desafios, e este avanço leva-nos a superar outro obstáculo. Estamos agora mais perto do que nunca de replicar a incrível capacidade de um polvo de agarrar e manipular objetos com precisão, abrindo novas possibilidades de exploração e manipulação. de ambientes úmidos ou subaquáticos.”