Als je op vakantie in Italië een gekko op z’n kop over het plafond ziet rennen, denk je waarschijnlijk niet direct aan medische tape of robots om ruimteafval op te ruimen. Maar die uitvindingen zijn wel degelijk door gekko’s gedaan. Nou ja, niet door de reptielen zelf natuurlijk, maar door wetenschappers die zich afvroegen hoe het toch kan dat gekko’s probleemloos op steile wanden en plafonds lopen zonder eraf te vallen. Eeuwenlang was het een groot raadsel. Pas toen wetenschappers microscopen hadden waarmee ze tot op microniveau konden inzoomen, ontrafelden ze het geheim van dit kleurrijke reptiel.
Het neusje van de zalm eh…. gekkoteen
En dat geheim zit hem in zijn tenen. Of beter gezegd: aan zijn tenen. Op iedere teen heeft hij miljoenen haartjes, die zo dun zijn dat je ze pas ziet als je ze onder een microscoop legt. Elk haartje vertakt zich weer in duizenden kleine plaatjes. Als hij zijn voet neerzet, ontstaat er aantrekkingskracht tussen de plaatjes en het oppervlak, waardoor hij er als een soort magneet aan blijft plakken
Dat de tenen van de gekko zo ‘plakkerig’ zijn, komt door de vanderwaalskrachten: de aantrekkingskracht tussen de moleculen van de plaatjes en die van het oppervlak waar de gekko op loopt, zoals het plafond. Deze krachten zijn op zichzelf ontzettend zwak. Maar doordat de tenen ontiegelijk veel van die plaatjes hebben, is het contactoppervlak heel groot. Zo groot, dat het genoeg is om niet alleen het gewicht van de gekko te dragen, maar zelfs nog veel meer.
3 appels en 2 pakken vla
Het gewicht dat een gekko met 1 vierkante centimeter teen kan dragen – wat pak ‘m beet even groot is als je pinkafdruk – varieert tussen de 300 gram en 2 kilo. Dat zijn 3 appels en 2 pakken vla. En dat is best bijzonder, want de gekko is zelf een heel stuk lichter.
De wereld op zijn kop
De kleefkracht is het grootst als de hoek tussen de haarpuntjes en de ondergrond 30 graden is. Door zijn poot te bewegen tegen de richting van de haartjes in, vergroot de gekko de hoek met de ondergrond, waardoor de vanderwaalskrachten worden opgeheven. Het kost hem dus geen moeite om op de kop te blijven hangen, alleen om los te komen. Het is de wereld op zijn kop, als je het vergelijkt met hoeveel energie het jou kost om aan een boomtak te hangen.
Kleven zonder lijm
Kleven zonder kleefstof heeft allerlei voordelen: er is geen sprake van giftige lijm en lijmresten. En ook niet van luchtvervuiling, wat bij lijm meestal wel het geval is. En, niet te vergeten: zowel het plafond als zijn poten blijven mooi intact. In tegenstelling tot post-its – die je per slot van rekening ook vaker ergens op kunt plakken en weer kunt losmaken – blijft de ‘kleefkracht’ van de gekkotenen onverminderd groot, hoeveel stappen hij ook zet.
Onder de plak
De strategie van de gekkotenen heeft geleid tot allerlei verschillende uitvindingen. Bijvoorbeeld plakverband en medische tape voor mensen met een kwetsbare huid, zoals ouderen en couveusebaby’s die aan een infuus of sonde liggen. Daarmee is de kans veel kleiner dat de huid beschadigt en er littekens ontstaan.
Je begrijpt dat die uitvindingen natuurlijk niet van echte gekkoplakvoeten zijn gemaakt. Gelukkig niet! De minuscule gekkohaartjes zijn nagemaakt en bedekt met een dunne lijmlaag die de haartjes op hun plek houdt. De lijm en haartjes zijn biocompatibel, wat betekent dat het lichaam ze ziet als ongevaarlijke stoffen en ze dus niet afstoot. Dat verkleint de kans op ontstekingen en allergische reacties.
Medicijnverband
Door het succes van deze medische producten bestaat er nu ook gekkoverband dat artsen ín het lichaam kunnen gebruiken, bijvoorbeeld voor wonden bij hart- en darmoperaties. Het verband is elastisch en beweegt dus makkelijk mee. Het is daarnaast biocompatibel en biologisch afbreekbaar, waardoor het na een tijdje vanzelf oplost en de arts het dus niet uit je lichaam hoeft te verwijderen.
En dat bracht wetenschappers op het volgende idee: medicijnverband. Dit inwendige gekkoverband is in dit geval niet bedoeld om een wond te helen, maar om medicijnen vanaf een vaste plek beetje bij beetje vrij te laten komen als het door het lichaam wordt afgebroken. Dat kan handig zijn voor mensen die elke dag weer dezelfde medicijnen moeten innemen, bijvoorbeeld met een prik.
Gekkogrijpers
Maar de medische wereld is niet de enige die het geheim van de gekko heeft ingezet. Festo, een bedrijf in Delft, zag in de gekkopoten een oplossing voor weer een heel andere uitdaging: het vastpakken van kwetsbare producten met gladde oppervlakken. De ontwerpers ontwikkelden een grijper die wordt gebruikt bij het produceren van mobiele telefoons en beeldschermen. De NanoForceGripper, zoals hij heet, bevat allemaal grijpelementjes die beplakt zijn met tape met zo’n 29.000 nagebootste gekkohaartjes per vierkante centimeter. Om het voorwerp los te laten wordt de tape vervormd, zodat de aantrekkingskracht tussen de haartjes en het voorwerp verdwijnt en de grijper voorzichtig loskomt. En net als de gekko kan de grijper spullen eindeloos vasthouden zonder dat het energie kost.
Op weg naar slecht bereikbare plekken
Datzelfde principe is ingezet in Canada, waar de gekko de inspiratiebron vormde voor Abigail 3-robotjes. Zonder veel energie te gebruiken lopen ze over verticale vlakken naar boven en op hun kop over het plafond. Wie weet kunnen we dergelijke robots ooit inzetten om op slecht bereikbare of gevaarlijke plekken te komen. Bijvoorbeeld om reparaties uit te voeren of om mensen te bereiken die tijdens een aardbeving vast komen te zitten onder het puin. Ze kunnen dan met de slachtoffers communiceren of zelfs voedsel brengen.
Weg met ruimtepuin
Over puin gesproken, daar hebben we in de ruimte ook genoeg van. Inmiddels wemelt het daar van de kapotte satellieten en losse onderdelen van ruimteschepen die met een rotgang door de ruimte vliegen. Het is een kwestie van tijd voor al dat ruimtepuin tegen satellieten, ruimtestations en bemande ruimtevluchten op botst en enorme schade veroorzaakt.
En weer kwam de gekko met de oplossing. Wetenschappers aan de Stanford University kwamen op het idee om grijpers te ontwikkelen met lange armen die om het puin heen buigen. De armen zitten vol met gekkohaartjes die aan elk willekeurig voorwerp kunnen kleven: of het nu glibberig en rond is of stekelig en plat.
Zo zie je maar weer, een kleine kleverige stap van de gekko kan een grote sprong voor de mensheid zijn. Wat zou jij doen als je oersterke kleeftenen had?