NIMS, HUE y HUSM han desarrollado un método para producir de forma fácil y económica una estructura adhesiva capaz de pegarse y separarse repetidamente. El diseño de esta estructura se inspiró en los pelos adhesivos en forma de espátula (setas) que se encuentran en las almohadillas de las moscas, mientras que el método de producción fue insinuado por la formación de setas en pupas de moscas. Estas tecnologías ecológicamente racionales podrían contribuir potencialmente a una sociedad más sostenible.

Muchos tipos de productos manufacturados están reforzados con adhesivos fuertes. Sin embargo, El uso de estos adhesivos dificulta los procesos de reciclaje (es decir, clasificación y descomposición), contrarrestar los esfuerzos para promover una economía circular. Por esta razón, Se han diseñado y desarrollado tecnologías adhesivas capaces de pegarse y separarse repetidamente. El enfoque biomimético para el desarrollo de tecnologías adhesivas de alto rendimiento busca imitar estructuras adhesivas elaboradas que se encuentran en los organismos vivos. Sin embargo, este enfoque suele ser costoso, ya que requiere el uso de MEMS (sistemas microelectromecánicos) para crear estructuras complejas.

Este grupo de investigación se centró en estructuras adhesivas biológicas (p. Ej., almohadillas de insectos) que se sabe que se forman de una manera energéticamente eficiente a temperatura ambiente. El grupo desarrolló estructuras adhesivas y métodos eficientes para crearlas imitando procesos biológicos. En este proyecto de investigación, el grupo se centró específicamente en el adhesivo, Setas en forma de espátula que crecen en las almohadillas de las patas de las moscas como modelo para el desarrollo de estructuras adhesivas que se pueden unir y despegar repetidamente de los objetos. El grupo observó el proceso biológico mediante el cual se forman las setas en moscas de la fruta pupa (Drosophila melanogaster) al teñir patas de mosca para análisis inmunohistoquímico y marcando actina citoesquelética con tintes fluorescentes. Como resultado, El grupo descubrió que las setas espatuladas adhesivas de la almohadilla del pie se forman en un proceso simple de dos pasos:(1) las células formadoras de setas se alargan y los filamentos de actina citoesquelética en las células se acumulan en las puntas distales de las células alargadas, formando los marcos en forma de espátula, y (2) se forman depósitos de cutículas en la superficie de las pelotas, solidificándolos. Luego, el grupo logró desarrollar un método similar, proceso simple de dos pasos para fabricar una estructura adhesiva en forma de espatula a temperatura ambiente (1) estirando las fibras de nailon para formar una estructura en forma de espatula y (2) solidificándola. Se confirmó que la fuerza adhesiva de la estructura y la facilidad de desprendimiento varían, dependiendo de la dirección en la que se aleja del objeto al que está adherido, similar a los mecanismos que usan los insectos para adherirse o desprenderse de los objetos. Una sola fibra espatulada es lo suficientemente fuerte como para suspender una oblea de silicio que pesa 52,8 g. Extrapolando de esto, un haz de 756 fibras (9 cm ² en el área de la sección transversal) se puede esperar que soporte a una persona que pese 60 kg.

Esta estructura adhesiva, capaz de repetidos apegos y desapegos, puede ofrecer una variedad de nuevas aplicaciones robóticas. Por ejemplo, puede integrarse en los brazos de los robots industriales para permitirles manejar mejor los objetos resbaladizos, y puede incorporarse a las patas de los robots al aire libre para permitirles trepar por paredes verticales como insectos. La estructura adhesiva reutilizable y el bajo costo, Los métodos de producción energéticamente eficientes son tecnologías respetuosas con el medio ambiente que pueden contribuir potencialmente a hacer que la sociedad sea más sostenible.

Esta investigación fue publicada en Biología de las comunicaciones , una revista de acceso abierto, el 29 de mayo 2020.