材料の特性の変化は、ヤモリの接着に対する湿度の影響を説明しています

ヤモリは、つま先の何百万もの乾燥した剛毛に驚くべき粘着性を負っており、ヤモリの剛毛の接着のメカニズムは、2世紀以上にわたって科学的精査のトピックでした。以前は、ファンデルワールスの力はヤモリの剛毛の強い接着と摩擦に十分であり、水ベースの毛細血管の接着は必要ないことを実証しました。しかし、最近の研究は、相対湿度（RH）との接着が増加することを実証し、表面の水分補給と毛細血管水橋の形成が重要または必要でさえあることを提案しました。この研究では、RHのGeckoの接着に対する有意な効果を確認しましたが、毛細血管接着仮説を拒否しました。孤立したトカイヤマネコの総アレイの接触力は湿度とともに増加しましたが、毛細血管メカニズムと矛盾する疎水性および親水性の表面では増加が類似していました。接触力は、毛細血管橋の形成が遅すぎて接着に影響を与えるにはあまりにも高いせん断速度でもRHとともに増加しました。では、湿度に関連した接着と摩擦の増加をどのように説明できますか？SETALβ-ケラチンの機械的特性に対するRHの効果は、これまでの考慮事項を免れてきました。RHの増加が剛毛を柔らかくし、粘弾性減衰を増加させることを発見しました。これにより、接着が増加します。毛細血管力ではなく総材料の特性の変化は、湿度強化接着を完全に説明し、ファンデルワールスの力は、ヤモリにおける唯一の経験的に支持された接着メカニズムのままです。

Geckos owe their remarkable stickiness to millions of dry setae on their toes, and the mechanism of adhesion in gecko setae has been the topic of scientific scrutiny for over two centuries. Previously, we demonstrated that van der Waals forces are sufficient for strong adhesion and friction in gecko setae, and that water-based capillary adhesion is not required. However, recent studies demonstrated that adhesion increases with relative humidity (RH) and proposed that surface hydration and capillary water bridge formation is important or even necessary. In this study, we confirmed a significant effect of RH on gecko adhesion, but rejected the capillary adhesion hypothesis. While contact forces of isolated tokay gecko setal arrays increased with humidity, the increase was similar on hydrophobic and hydrophilic surfaces, inconsistent with a capillary mechanism. Contact forces increased with RH even at high shear rates, where capillary bridge formation is too slow to affect adhesion. How then can a humidity-related increase in adhesion and friction be explained? The effect of RH on the mechanical properties of setal β-keratin has escaped consideration until now. We discovered that an increase in RH softens setae and increases viscoelastic damping, which increases adhesion. Changes in setal materials properties, not capillary forces, fully explain humidity-enhanced adhesion, and van der Waals forces remain the only empirically supported mechanism of adhesion in geckos.