本地科学家运用仿生学效仿壁虎和蜗牛,开发一种可承重的超强粘附结构,手掌大小的“吸盘”能承受一个人的重量。
新加坡南洋理工大学星期一(4月29日)宣布,南大10多名研究员经过三年科研攻关,利用一种名为“形状记忆聚合物”(shape-memory polymers)的塑料,开发超强的粘附结构,一个比普通家用挂钩稍大的“吸盘”,能够承受多达60公斤的重量。超市里类似大小的粘性吸盘,一般承重都在10公斤以内。
为了证明这一发明物的超强粘附性,研究论文第一作者南大博士后研究员令狐昌鸿(30岁)将带着两个“吸盘”的体操杠子“黏贴”在实验隔间的玻璃顶部,当着记者的面,身高1米7、体重60多公斤的他就挂在这杠子上做起引体向上运动。
令狐昌鸿向记者解释,壁虎四肢上的吸盘由成千上万个名叫纤毛(fibril)的“小吸盘”组成,每个“小吸盘”的直径只有头发丝直径的千分之一。南大团队就效仿这一特性,在实验室里做成了直径为5毫米、大小约为壁虎纤毛5万倍的“塑料吸盘”,然后再将它们做成不同吸盘阵列(array),来满足各类载重需要。
研究员现场演示“吸盘”安装,先用吹风机给它加热,然后将它“贴”在所要位置,再用冷风机给它降温和固定;同样,卸下“吸盘”也要给它加热。团队接下来计划开发更快捷的温控方法。
这个项目获得了新加坡教育部100万元资金支持,此一研究成果3月刊登在中国第一份英文版自然科学综合性学术期刊《国家科学评论》(National Science Review)。
项目负责人:新技术或可用在樟宜机场T5大厦
项目负责人,南大机械与宇航工程学院校长讲席教授夏焜博士受访时指出,科研团队目前正在新加坡、美国、中国等地为该技术申请专利。他希望今后将新技术应用在各种粗糙表面,助力开发抓举设备以及攀爬机器人,而计划中的樟宜机场第五搭客大厦(T5)或许将提供契机。
“T5的面积将超过目前四个的总和,对于一个如此庞大的设施,当局指出,希望利用各种机器人或者无人驾驶车辆搬运各种货物。”
近半年来,世界各地科研团队不断探索粘附部件。去年11月,大阪公立大学在日本专业期刊《聚合物杂志》(Polymer Journal) 刊载有关温度与安装、拆卸粘性材料的新研究;今年3月,德国弗赖堡大学(University of Freiburg)等高校研究人员在美国科技期刊《科学进展》(Science Advances)上刊登了软性物质之间的粘性机理研究。
截至本文发稿,《联合早报》未收到新加坡国立大学、美国3M公司等机构对南大技术的评价。新加坡科技设计大学在受询时指出,“对另一高等教育机构的研究进行评价不合适”。