Hace años que los pies del geco son una fuente de inspiración para los científicos que luchan por crear adhesivos súper-fuertes que se puedan usar varias veces. Ahora, los investigadores de la Carnegie Mellon University encontraron un modo nuevo de hacer que un elemento adhesivo se agarre y se suelte según lo requerido, utilizando micro-estructuras en ángulo. Estas estructuras imitan las puntas de los pelos de los pies del geco, que le otorgan al reptil su destreza para escalar.

Los adhesivos semejantes al geco ya demostraron ser prometedores como elemento de unión para aplicaciones quirúrgicas. Algunos investigadores creen que la habilidad especial del geco también podría ser la clave para crear robots escaladores confiables para misiones de reconocimiento y la exploración espacial.

Los dedos de los pies del geco tienen millones de capilares diminutos muy unidos. Al final de cada uno hay cientos de estructuras diminutas parecidas a platos que se llaman espátulas. Fuerzas de atracción débiles conocidas como fuerzas de van der Waals, unen la espátula a la superficie del objeto que el geco está intentando escalar. Cuando las fuerzas de millones de espátulas trabajan al unísono, crean una adhesión poderosa que hacen que el geco se adhiera a casi todo, incluso boca abajo.

Allá por él 2006, el equipo, dirigido por Metin Sitti, profesor adjunto de ingeniería mecánica en Carnegie Mellon, desarrolló puntas chatas en forma de champiñones que imitan las espátulas. Las puntas pudieron lograr la misma fuerza adhesiva que el geco, pero no existen formas fáciles para que estas aflojen su agarre. El equipo después se dio cuenta de que la clave para controlar la adhesión estaba en cambiar el ángulo de la espátula. Así que el equipo de Sitti tomó las puntas y las colocó sobre fibras de polímero, ubicándolos en ángulos de aproximadamente 28 grados para imitar el ángulo entre los capilares del geco y las espátulas. A medida que se aplica presión en la dirección del ángulo de las fibras, el área de contacto entre cada espátula y el objeto aumenta, aumentando también el poder de adhesión. Tirar en la dirección opuesta reduce el área de contacto y hace que las fuerzas de atracción disminuyan, así que la cinta geco, como la llama Sitti, se puede soltar. El adhesivo del grupo pudo sostener un kilo de peso al aplicar presión en el sentido del ángulo de las fibras. Un peso de 300 gramos tirando en la dirección opuesta fue suficiente como para que la cinta se soltara. Los investigadores detallaron sus resultados en una edición reciente de Small.

Este adhesivo “permitirá crear robots escaladores y cápsulas robóticas más fuertes y con mayor rendimiento”, comenta Sitti, quien creó ambas cosas en su laboratorio.

Otros investigadores también pudieron conseguir poder adhesivo mucho mayor que el del geco al utilizar nanotubos de carbono. Si bien las fibras de nanotubos más consistentes pueden aferrarse fuertemente a una pared, les es más difícil permanecer colgadas de un techo, dice Sitti, agregando que su adhesivo pudo soportar un peso de 500 gramos sustentado del techo. Otra ventaja importante de las fibras de polímero que usa Sitti es que “se pueden agrandar para fabricarlas y que sean más económicas”, concluye.

A través de su startup, nanoGriptech, Sitti ahora está comercializando sus fibras de polímero en ángulo para usarlas en equipamiento deportivo y en adhesivos para la piel.

“El diseño de la punta es interesante”, comenta Liming Dai, un profesor de ingeniería de los materiales en la University of Dayton, quien utilizó nanotubos de carbono para lograr una fuerza 10 veces más fuerte que los pies del geco. “Lo bueno de los polímeros es que puedes aplicarlo en elementos nanofabricados para la punta. Y también que es barato”.

“Este es un trabajo claramente innovador”, dice Jeffrey Karp, un bio-ingeniero en la Harvard-MIT Division of Health Sciences, quien creó una cinta geco segura para fines medicinales que se puede utilizar sólo una vez. “Será interesante ver si este proceso se puede aumentar a la escala de aplicaciones industriales, o si los adhesivos funcionan mejor en condiciones húmedas, una limitación importante de muchos adhesivos que imitan al geco”.

Sitti dice que su grupo planea cubrir puntas en forma de champiñón con materiales para que funcionen bien dentro del agua. Esto sería importante para aplicaciones médicas: por ejemplo, podría asegurar que parches de medicamentos no se deslicen y se salgan cuando la piel transpira, agrega Sitti.

Existen otros desafíos. Actualmente, las puntas se adhieren durante unas pocas horas antes de perder su agarre. Ali Dhinojwala, un profesor de la University of Akron que también trabaja con adhesivos inspirados en el geco, dice que, utópicamente, el adhesivo será auto limpiante para que pueda volver a usarse.