Gekkotape overtreft gekkovoet

Behaarde haren kleven net zo goed als ze loslaten

Gekkopoten (van verschillende gekko's)
Zoom
Gekkopoten (van verschillende gekko's)

Haartjes op de uiteinden van haartjes, dat blijkt het geheim van de gekkopoot. Daarmee kan de hagedis tegen muren op lopen en zelfs ondersteboven bijven hangen. Synthetische gekkopoottape met zulke haren-op-haren blijkt zelfs beter te plakken dan de gekko zelf.

Al jaren proberen wetenschappers de gekkopootzool te doorgronden, en liefst ook na te bootsen. Dan zou je muurklevende spidermanpakken kunnen maken, of reddende klimrobots, of post-its die altijd blijven kleven. Nu claimen Amerikaanse onderzoekers van de universiteit van Akron in Ohio en het Rensselaer Polytechnic in New York het geheim gekraakt te hebben, met een tape die vier keer harder kleeft dan de gekkopoot, niet slijt en ook gemakkelijk loslaat als je hem onder een hoek lostrekt. De gekkotape, gebaseerd op koolstofnanobuisjes, bootst de speciale structuur na van de echte gekkopootzool. Daarop zitten dichte micrometergrote haartjes, of ‘setae’, en op de uiteinden daarvan zitten weer nanometergrote haartjes ofwel ‘spatulae’. De dicht op elkaar zittende spatulae maken intiem contact met de muur. Tussen moleculen die dicht op elkaar zitten bestaan altijd aantrekkende Van der Waals-krachten, maar normaal gesproken zijn die nogal zwak. Door het grote aantal spatulae, die bovendien dicht om het oppervlak heenplooien, tellen al die kleine krachten op tot ze een hele gekko kunnen houden. Maar eerdere pogingen om gekkotape te maken met synthetische spatulae vielen vaak tegen. Óf de nanohaartjes waren te kort en stijf, en maakten niet genoeg contact met de ondergrond, óf ze waren te lang, en raakten verward of kleefden aan elkaar. In april al had Nicola Pugno van de Polytechnische Universiteit van Turijn geopperd dat de grotere setae-structuur de oplossing biedt: die biedt flexibiliteit, en beperkt de voortplanting van scheurtjes. Ge en collega’s bootsten de setae-plus-spatula na door nanobuisjes (dunne buisvormige koolstofmoleculen) te maken in kleine bundels. De nanobuisjes groeien vanzelf door ethyleen en waterstofgas bij 750 graden Celsius over een ijzer-aluminium-katalysator te leiden. Die katalysator was op een ondergrond aangebracht in een patroon van vierkantjes van 50 toy 500 micrometer. De resulterende, van elkaar gescheiden nanobuis-veldjes, dienen als imitatie-setae. En inderdaad: de resulterende tape, goed aangedrukt op de ondergrond, bleek een zijwaartse kracht van 3,6 kilo per vierkante centimeter te kunnen tegenhouden. Dat is tot vier keer zoveel als echte gekko’s. Recht omhoog is de tape, net zoals de gekkopoot, moeilijk los te trekken. Opnamen met elektronenmicroscoop laten zien dat daarbij de nanobuisjes stukgetrokken worden. Maar als je de tape onder een hoek lostrekt, is de benodigde kracht veel kleiner, en blijft de kleefkracht ook na honderden keren op peil. En dat is dan ook precies de manier waarop de echte gekko zijn poot lostrekt als hij verder wil: netjes afrollen. En dat zullen aspirant-spidermen dus ook moeten leren. Bruno van Wayenburg Liehui Ge, Sunny Sethi, Lijie Ci, Pulickel Ajayan en Ali Dhinojwala, ‘Carbon nanotube-based synthetic gecko tapes’, Proceedings of the National Academy of Sciences, 18 juni 2007