El geco es un tipo de lagarto. Muchas de sus especies son capaces de trepar por todo tipo de superficies, incluso sobre vidrio en posición invertida. Esto lo deben a unas estructuras ranuradas que tienen en la parte inferior de los dedos de los pies, llamadas almohadillas adhesivas o lamelas, y que presentan una gran fuerza adhesiva.
La adherencia a superficies pulidas no es igual que la de las babosas, ya que los gecos no tienen ningún tipo de sustancia adhesiva. Tampoco tienen ventosas, ya que no se pueden agarrar a vidrio extremadamente pulido. La causa de la adherencia de los pies de los gecos es mucho más compleja.
Las lamelas cuentan con pelos extremamente finos de 5 micrómetros llamados setas (setae), que a su vez presentan estructuras más finas, de unos de 0,2 micrómetros, llamadas espátulas (spatulae), las cuales están nanoestructuradas con numerosas terminaciones. Las setas y las espátulas se componen de β-queratina, que es una proteína rica en láminas beta y que se encuentra principalmente en reptiles y aves.
Las terminaciones de las espátulas son tan extremadamente delgadas que, según se he propuesto, son atraídas por el sustrato a escala molecular por efecto de las fuerzas de Van der Waals. Por tanto, serían estas fuerzas las responsables de la capacidad de adhesión excepcional de los gecos.
Una sola seta puede generar hasta 200 μN de fuerza. Hay alrededor de 14400 setas por milímetro cuadrado en el pie de un geco tokay, lo que supone un total de aproximadamente 3268800 setas en sus dos patas delanteras.
Materiales que emulan a las setas de los gecos
Pues bien, inspirándose en la anatomía de las patas de los gecos (y otros animales como ciertos insectos) se están creando materiales que presentan muy buena adherencia también basada en las interacciones de Van der Waals y en la hidrofobicidad. Estos materiales se fabrican con nanofibras de carbono, algunos polímeros como la poliimida, el polipropileno o el caucho de silicona (silicona elastomérica) o con nanotubos de carbono.
Los materiales basados en nanotubos de carbono tienen una relación longitud-diámetro mucho mayor que la de los polímeros y presentan una resistencia y flexibilidad extraordinarias, así como buenas propiedades eléctricas. Con tales propiedades funcionan mejor que las setas naturales en cuanto a la capacidad de adherencia.
Fabricación y aplicaciones
Tras el descubrimiento del mecanismo de adhesión del geco hace dos décadas, los adhesivos biomiméticos se han convertido en el tema de un importante esfuerzo de investigación para producir familias de nuevos materiales adhesivos con propiedades superiores. Hay muchas aplicaciones posibles para estos materiales, como la robótica, los adhesivos secos, la nanotecnología, la salud o el deporte.
Las técnicas de fabricación de setas artificales son muy variadas, incluyendo la fotolitografía, la litografía por haz de electrones, el grabado con plasma, el grabado iónico reactivo profundo, la deposición química de vapor o el micromoldeo.
Uno de los primeros desarrollos fue la cinta de geco. Los investigadores prepararon fibras flexibles de poliimida como estructuras sintéticas de setas en la superficie de una película de 5 μm de espesor del mismo material utilizando litografía por haz de electrones y grabado en seco en un plasma de oxígeno. Las extraordinarias propiedades de adherencia de esta cinta se probaron colocando una muestra en la mano de una figura de plástico de Spiderman de 15 cm de altura y 40 g de peso, lo que le permitió adherirse a un techo de cristal, como se muestra en la imagen.
Se ha fabricado también un material con nanotubos de carbono de paredes múltiples por deposición química de vapor sobre sustratos de cuarzo y silicio. Los nanotubos alineados verticalmente fueron encapsulados en un polímero. El material mostró mejores propiedades que las de la pata de geco.
