Adesão inspirada na biologia
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| Besouros vermelhos da mesma família (Chrysomelidae) do besouro-das-folhas (Foto de Charles J. Sharp em Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0) |
por Jeff Zweerink
3 de março de 2010
3 de março de 2010
Já pensou em escalar uma parede de cisalhamento sem se preocupar em perder o equilíbrio? Que tal serpentear pelo teto? Graças à inspiração em besouros e ao trabalho duro no laboratório, equipamentos para esse fim podem estar à mão.
Realizar esse tipo de feito que desafia a gravidade requer um dispositivo leve com adesão forte e repetível que também se desprenda facilmente. Combinar todos os quatro requisitos em um único equipamento provou ser formidável para os cientistas, mas os pés de besouro levaram dois pesquisadores da Cornell a uma possível solução. O besouro-das-folhas, em particular, usa a tensão superficial da água para aderir às superfícies. Ao fazer inúmeras pequenas pontes de água entre seus pés e a superfície, o besouro gera uma força adesiva 100 vezes seu próprio peso. Entretanto, usando um movimento de descascamento, o besouro pode rapidamente “descolar” suas pernas. Imitando esse conceito de design, os cientistas fabricaram um dispositivo de uma polegada quadrada capaz de suspender 30 gramas usando apenas a energia fornecida por uma bateria de 9 V.
O protótipo consiste em três placas. A placa superior contém mil orifícios, cada um do tamanho do diâmetro de um fio de cabelo humano, e a placa inferior contém um reservatório de água. A placa do meio consiste em uma camada porosa que bombeia água em uma direção específica quando uma tensão é aplicada. Quando a tensão é brevemente ligada, a água passa por cada orifício e forma uma ponte para a superfície alvo. A força cumulativa resultante da tensão superficial das pontes de água fornece a adesão. Uma breve reversão da tensão bombeia a água de volta para o reservatório, quebrando assim a ligação.
Segundo os autores do artigo submetido à PNAS, [1] a força adesiva aumenta à medida que a densidade dos furos aumenta. Eles estimam que o mesmo dispositivo com um milhão de furos (cada um com diâmetros ainda menores que um fio de cabelo humano) poderia suportar mais de 7 kg. Um dispositivo como esse, cobrindo a sola de um sapato tamanho 42, poderia suspender mais de 226 kg, e um rápido acionamento de um interruptor aplicaria ou liberaria a “aderência”. Além disso, todo o equipamento pesaria, no máximo, alguns quilogramas.
Esta descoberta representa uma tendência crescente da biomimética, a utilização de designs encontrados na natureza para construir dispositivos melhores do que as ideias humanas previamente concebidas. Avanços anteriores aproveitaram outros mecanismos de adesão de besouros, outros usaram o comportamento da ameba para projetar redes de transporte melhores. Por que nossas mentes humanas se inspiram em outros organismos vivos para construir tecnologia superior? E por que nossa capacidade de nos inspirar aumenta à medida que nosso conhecimento científico aumenta? Acredito ser difícil responder a essas perguntas dentro de uma visão de mundo estritamente naturalista. No entanto, tais perguntas encontram respostas prontas se um Ser divino criou toda a vida e então moldou a humanidade à Sua imagem.
Notas de Fim
Realizar esse tipo de feito que desafia a gravidade requer um dispositivo leve com adesão forte e repetível que também se desprenda facilmente. Combinar todos os quatro requisitos em um único equipamento provou ser formidável para os cientistas, mas os pés de besouro levaram dois pesquisadores da Cornell a uma possível solução. O besouro-das-folhas, em particular, usa a tensão superficial da água para aderir às superfícies. Ao fazer inúmeras pequenas pontes de água entre seus pés e a superfície, o besouro gera uma força adesiva 100 vezes seu próprio peso. Entretanto, usando um movimento de descascamento, o besouro pode rapidamente “descolar” suas pernas. Imitando esse conceito de design, os cientistas fabricaram um dispositivo de uma polegada quadrada capaz de suspender 30 gramas usando apenas a energia fornecida por uma bateria de 9 V.
O protótipo consiste em três placas. A placa superior contém mil orifícios, cada um do tamanho do diâmetro de um fio de cabelo humano, e a placa inferior contém um reservatório de água. A placa do meio consiste em uma camada porosa que bombeia água em uma direção específica quando uma tensão é aplicada. Quando a tensão é brevemente ligada, a água passa por cada orifício e forma uma ponte para a superfície alvo. A força cumulativa resultante da tensão superficial das pontes de água fornece a adesão. Uma breve reversão da tensão bombeia a água de volta para o reservatório, quebrando assim a ligação.
Segundo os autores do artigo submetido à PNAS, [1] a força adesiva aumenta à medida que a densidade dos furos aumenta. Eles estimam que o mesmo dispositivo com um milhão de furos (cada um com diâmetros ainda menores que um fio de cabelo humano) poderia suportar mais de 7 kg. Um dispositivo como esse, cobrindo a sola de um sapato tamanho 42, poderia suspender mais de 226 kg, e um rápido acionamento de um interruptor aplicaria ou liberaria a “aderência”. Além disso, todo o equipamento pesaria, no máximo, alguns quilogramas.
Esta descoberta representa uma tendência crescente da biomimética, a utilização de designs encontrados na natureza para construir dispositivos melhores do que as ideias humanas previamente concebidas. Avanços anteriores aproveitaram outros mecanismos de adesão de besouros, outros usaram o comportamento da ameba para projetar redes de transporte melhores. Por que nossas mentes humanas se inspiram em outros organismos vivos para construir tecnologia superior? E por que nossa capacidade de nos inspirar aumenta à medida que nosso conhecimento científico aumenta? Acredito ser difícil responder a essas perguntas dentro de uma visão de mundo estritamente naturalista. No entanto, tais perguntas encontram respostas prontas se um Ser divino criou toda a vida e então moldou a humanidade à Sua imagem.
Notas de Fim
- Michael J. Vogel e Paul H. Steen, “Capillarity-based Switchable Adhesion”, Proceedings of the National Academy of Science, preprint (3 de fevereiro de 2010), doi: 10.1073/pnas.0914720107.
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Traduzido de Biology-Inspired Adhesion (RTB)
Etiquetas:
engenharia de Deus, divina - argumento do relojoeiro - engenhosidade da Criação de Deus, criação divina
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