Fuerzas intermoleculares
Cinta Gecko
La capacidad única de las lagartijas para escalar paredes y suspenderse del techo ha atraído el interés de naturalistas de todas las epocas. Las primeras observaciones se remontan a Aristóteles en su obra Historia de los animales donde indica sobre la capacidad de "correr arriba y abajo en un árbol de cualquier manera." [1 ] es sólo recientemente que los científicos han descubierto el secreto detrás de la movilidad de las lagartijas y ha comenzado la ingeniería de materiales sintéticos que imitan sus propiedades. Gecko y las Fuerzas intermoleculares El pie de una lagartija tiene huellas que constan de alrededor de medio millón vellos de queratina. Cada uno de estos vellos tiene cientos de proyecciones incluso más pequeñas de diámetros nanometricos que terminan en forma de espátula. [2] Existen muchas hipótesis sobre el origen de la adhesión, tales como aspiración, fricción y fuerzas electrostáticas, pero solo hasta el año 2000 que Robert de la Universidad de California, Berkeley, descubrió que la adhesión es debido a las fuerzas de van der Waals que se crean entre las terminaciones de los vellos en forma de espátulas y la superficie. [2] Las fuerzas de Van der Waals son fuerzas intermoleculares creados por dipolos instantaneos en las moleculas. Aunque son debiles y despreciables en la mayoría de casos, las fuerzas de van der Waals se vuelven significativas a pequeña escala nanoescala. En el caso de los pies de las lagartijas, cada pequeña espátula puede desarrollar una fuerza atractiva, debida a las fuerzas de van der Waals, de 0,4 μN. [2] Aunque aparentemente pequeña la sumatoria de todas las vellosidades la permite producir una fuerza de adherencia de 10 N, o cerca de 2.25 lb. [2] Teniendo en cuenta un pie de una lagartija tiene un área cercana a 100 mm 2 , es inevitable que los científicos intentarían imitar la potencia y la eficiencia en un material. Más tarde se descubrió que las fuerzas de van der Waals no son las únicas fuerzas presentes en un gecko. Andre Geim, que es responsable de la síntesis de setas gecko, descubrió que las fuerzas capilares también contribuyen a la adhesión. Las fuerzas capilares son fuerzas de atracción debidas a la tensión superficial en una pelicula de agua que se forma entre dos superficies. [2] Cuando un gecko está subiendo en una superficie hidrófila, las fuerzas capilares se combinan con las fuerzas de van der Waals para mantener el gecko su sitio. En superficies hidrófobas, sin embargo, fuerzas de van der Waals desempeñan el papel principal. Modo de fabricación En 2003, Andre Geim y sus colegas investigadores de la Universidad de Manchester han conseguido crear un material sintético que imita el acabado de los pies de gecko, llamada cinta gecko. El proceso de fabricación de la cinta incluye muchos métodos de nanotecnología de vanguardia. En primer lugar, un sustrato de película de poliimida se prepara sobre una oblea de silicio. A continuación, se crea una máscara de aluminio a través de la litografía de haz de electrones, un proceso en el que se utiliza un haz de electrones para crear patrones a escala nanométrica en una superficie. [3] Esta máscara se transfiere a la película de poliimida a través de grabado en seco, un procedimiento en el que son bombardeados iones contra el metal para eliminar la máscara, dejando sólo el sustrato y los salientes pelos de poliimida. El material se retira entonces de la oblea de silicio y se une a una base flexible, que permite que el material se adhiera mejor a la superficie, que por lo general no es plana debido a imperfecciones microscópicas. [3] Con el fin de probar la fuerza de adhesión de la matriz resultante de pelos de poliimida, Geim usa un microscopio de fuerza atómica (AFM) con una punta en voladizo y se mide la desviación de la punta. Como hipótesis, cada pelo tenía alrededor de la misma fuerza adhesiva como una sola seta gecko. [3] El futuro de los adhesivos biomiméticos Aunque muchos problemas aún obstruyen las aplicaciones comerciales inmediatas de la cinta gecko, como la mala durabilidad y altos costos de fabricación, las perspectivas de la tecnología siguen generando entusiasmo en una variedad de campos. Un material adhesivo que explota las fuerzas intermoleculares pueden ser usado en ciertos ambientes donde las herramientas de adhesión convencionales, tales como conductos de aspiración y pegantes no funcionan; por ejemplo, una aplicación podría permitir a los astronautas realizar paseos espaciales con la cinta de fijación en las botas de modo que adhiera a la nave espacial, lo que elimina la necesidad de arneses complejas. En circunstancias más típicas, la increíble fuerza de la cinta de gecko podría ser utilizado en una gran variedad de aplicaciones, tales como aumento de la movilidad de los seres humanos en la construcción, inspección y situaciones militares. El hecho es que a medida que avanzamos en nuestra comprensión y utilización de las fuerzas más fundamentales de la naturaleza, vamos a ser capaces de abordar los problemas más complejos. [1] Aristóteles [2] Otoño, K., Liang, Y., Hsieh, S., Zesch, W., Chan, W., Kenny, T., por temor, R., completa, R. [3] Grigorieva, I., Geim, A., Dubonos, S., Novoselov, K., A. Zhukov, Shapoval, S. [4] Shah, G. Tomado de: http://web.stanford.edu/group/mota/education/Physics%2087N%20Final%20Projects/Group%20Gamma/gecko.htm |
|
cROMATOGRAFIA CON SMARTIES
https://www.stem.org.uk/system/files/elibrary-resources/legacy_files_migrated/28872-CCE-71-SmartiesChromatography.pdf
bANDA CAUCHO EFECTO TEMPERATURA
https://www.stem.org.uk/elibrary/resource/33858
https://www.stem.org.uk/system/files/elibrary-resources/legacy_files_migrated/28877-CCE-76-RubberBand.pdf
SLIME
https://www.stem.org.uk/elibrary/resource/33859
https://www.stem.org.uk/system/files/elibrary-resources/legacy_files_migrated/28872-CCE-71-SmartiesChromatography.pdf
bANDA CAUCHO EFECTO TEMPERATURA
https://www.stem.org.uk/elibrary/resource/33858
https://www.stem.org.uk/system/files/elibrary-resources/legacy_files_migrated/28877-CCE-76-RubberBand.pdf
SLIME
https://www.stem.org.uk/elibrary/resource/33859