Siapa pun Bisa Jadi Spider-Man
Tinggal menunggu waktu saja kisah manusia laba-laba di dalam komik menjadi kenyataan. Profesor Nicola Pugno, insinyur dan ahli fisika dari Politeknik Turin di Italia, telah merancang sebuah baju yang memungkinkan penggunanya merayap pada dinding vertikal atau bergelantungan pada langit-langit.
Kelak, kata Profesor Pugno, siapa pun bisa menjadi Spider-Man, tokoh superhero dalam komik.
Namun, baju itu juga multifungsi. "Bisa dipakai mulai eksplorasi ruang angkasa sampai kepentingan pertahanan, bahkan bisa juga didesain baju untuk petugas pembersih kaca gedung pencakar langit," ujar Pugno dalam paparannya di jurnal fisika Condensed Matter edisi Kamis pekan lalu.
Pemakai baju itu bisa merayap pada dinding lantaran permukaan baju tersebut lengket. Inspirasinya adalah tokek, reptil yang mampu menempel pada dinding vertikal atau terbalik tanpa perlu mencengkeram apa pun.
Para ilmuwan menemukan bahwa kelengketan tokek pada dinding yang dirayapinya karena kaki-kakinya mempunyai rambut halus yang luar biasa banyak. Rambut itu disebut setae. Jumlahnya sekitar 500 ribu helai di tiap kaki tokek. Namun, ukurannya sangat kecil, masing-masing sekitar 10 mikron (1 mikron = 10-6 meter).
Pada ujung tiap-tiap setae ada 100- 1.000 rambut yang lebih kecil lagi, yang dinamai spatula. Ukurannya sekitar 100 nanometer (1 nanometer = 10-9 meter).
Setae dan spatula inilah yang menghasilkan daya lengket seekor tokek. Para ilmuwan menghitung, tiap helai spatula memiliki daya lengket 10 nanonewton. Jadi bayangkan kekuatannya bila pada tiap kaki ada jutaan spatula.
Daya lengket Spatula terjadi akibat adanya daya intermolekuler (tarik- menarik antarmolekul) kaki dengan permukaan yang diinjak. Daya ini disebut juga interaksi Van der Waals.
Daya intermolekuler terjadi saat bangkitnya elektron antara spatula dan permukaan yang diinjak. Akumulasi tenaga tarik-menarik miliaran setae membuat tokek dan laba- laba bisa merayap pada dinding dan permukaan kaca.
Kakinya juga bisa dilangkahkan dengan mudah, meski seperti merekat pada permukaan yang diinjaknya. Ini terjadi lantaran daya intermolekuler tersebut sangat lemah.
Para ilmuwan membuktikan akumulasi daya intermolekuler itu membuat tokek sanggup menanggung berat ratusan kali berat tubuhnya sendiri. Misalnya, tokek yang beratnya 70 gram ternyata sanggup menahan beban sampai 133 kilogram.
Sifat alami inilah yang menginspirasi sejumlah ahli, sampai Pugno, meneliti aplikasinya pada manusia. Mereka berpikir, jika kaki dan rambut tokek bisa ditiru, bukan tak mungkin manusia pun bisa merayap pada dinding vertikal seperti Spider-Man.
Rambut tokek buatan (Velcro) pun diciptakan. Tapi Pugno menemukan, rambut buatan itu tak selengket aslinya.
Entah mengapa, semakin luas area rambut tokek buatan, justru kelengketannya berkurang. Sebuah sarung tangan yang dipenuhi rambut tokek buatan tidaklah selengket kaki tokek yang mungil. "Karena itu, diperlukan sarung tangan dan sepatu dengan daya lengket yang lebih besar," kata Pugno.
Pugno pun menemukan formula baru, yakni karbon nanotubes (CNTs) sebagai pengganti Velcro. Karbon ini berbentuk silinder yang amat kecil, lebarnya kurang dari 1 nanometer (50 ribu kali lebih kecil daripada rambut manusia).
Struktur CNTs memiliki kekuatan yang sama dengan berlian. Selain itu, karbon ini menyatu satu sama lain dengan interaksi Van der Waals. Interaksi ini membuatnya menjadi salah satu material terkuat, melebihi baja karbon. CNTs juga terbilang semikonduktor listrik.
Karbon ini dapat dibentuk seperti pengait dan ikal-ikalan berukuran nano yang akan berfungsi seperti Velcro berukuran mikroskopis. Interaksi Van der Waals dan daya lengket pembuluh rambut (kapiler) pada karbon ini membuatnya lebih lengket daripada rambut tokek buatan, setidaknya di atas kertas.
Pugno dan timnya lantas mendesain material baju, sarung tangan, dan sepatu yang berambut ala tokek. Mereka juga mendesain kabel atau tali yang terbuat dari 4 juta helai serat nanotube.
Tiap-tiap helai tersambung pada lempengan yang memisahkan tiap serat sejauh 5 mikron. Serat nanotube membuat tali secara alami akan lengket pada benda apa pun.
Baju dan tali itu, kata Pugno, juga harus mempunyai keunggulan lain, yakni tak akan menyimpan kotoran yang membuat daya lengketnya berkurang. Baju itu harus sanggup membersihkan dirinya sendiri.
Baju itu juga harus super-hydrophobic alias antiair seperti daun kelor. Butiran air yang tak meresap bermanfaat sekaligus sebagai pengusir partikel kotoran.
Pugno mengatakan, sementara ini, desain baju dan tali masih di atas kertas. Mewujudkan hal itu memang tak semudah mengatakannya. "Namun, melihat bahwa tokek secara alami sanggup melakukannya, hal itu tidaklah mustahil," kata dia. Pugno melanjutkan, "Bagaimanapun, langkah kita semakin dekat, tak lama lagi kita bisa menyaksikan manusia memanjat Empire State Building tanpa apa pun selain sepatu dan sarung tangan yang lengket."
Masalahnya, sudah siapkah manusia biasa menjadi seperti Peter Parkers si manusia laba- laba? Pasalnya, masih ada kendalakendala manusiawi yang mesti diatasi bila ingin merayap pada dinding dan langit- langit, yakni keterbatasan kekuatan otot. Otot manusia lebih mudah mengalami kelelahan.
Tokek bisa memanjat dinding kaca vertikal lantaran rambut yang berbentuk seperti pohon amat kecil pada alas kakinya. Rambut ini memberi pegangan pada kaca dengan tenaga elektromagnetik yang lemah.
Tokek tidak memakai zat kimia apa pun agar kakinya lengket.
Kaki itu tetap lengket di dalam air, di ruang vakum, bahkan di antariksa.
Lengket ke semua material kecuali teflon.
Cara Tokek Melakukannya
Gaya tarik-menarik antarmolekul membuat rambut kakinya melekat pada permukaan
Tokek menjejak, rambut meluncur di permukaan.
Gerakan ini membuat ujung rambut melakukan kontak yang ekstrem pada permukaan.
Elektron muncul pada molekul ujung rambut dan permukaan; tarik-menarik elektrostatis membuat mereka lengket. Tenaganya lemah, tapi kombinasi tarik-menarik jutaan ujung rambut membuat tokek bisa menahan beban sampai 27 kilogram.
Tokek menggerakkan kakinya dengan pelan, sudut rambut pun berubah, sehingga gaya tarik-menarik itu pun terputus.
Sebelum ide penggunaan karbon nanotube muncul dari Turin, di Amerika Serikat sudah tercipta material lengket yang terinspirasi dari kaki tokek. Daya lengketnya konon sanggup menahan sebuah mobil di atas atap.
Material itu bernama plastik synthetic gecko. Plastik ini diciptakan ilmuwan di perusahaan antariksa dan pertahanan BAE Systems. Plastik itu terbuat dari bahan polyamide, seperti nilon.
Sebagaimana kaki tokek, yang dilapisi rambut bernama setae, permukaan polimer itu dilapisi jutaan rambut berbentuk seperti jamur yang memberinya kemampuan menempel dengan kuat. Ide membuat baju Spider- Man pun sudah muncul pada saat penemuan material tersebut.
ntuh sekilas saja. "Material akan menjadi lengket saat ditekan," kata Haq. "Interaksi molekulernyalah yang menyebabkannya lengket."
Synthetic gecko diproduksi oleh teknik modifikasi yang dikenal sebagai fotolitografi, yang biasanya dipakai untuk membuat cip-cip silikon. Tekniknya memakai sinar untuk mengetsa pola tiga dimensi menjadi material.
Cara itu lebih murah dan bisa dipakai dalam skala lebih besar. Dulu pembuatan material seperti itu memakai teknik litografi sinar elektron yang mahal dan sulit dipakai memproduksi material berskala besar.
Sejauh ini tim Dr Haq telah menciptakan beberapa material yang berbeda dengan ukuran jamur yang beragam untuk mencoba kelengketannya. Mereka juga telah menciptakan sampel berukuran lebih dari 100 milimeter persegi yang lengket pada permukaan apa pun, termasuk yang kotor.
Namun, tim itu belum bisa membandingkannya dengan kemampuan kaki tokek. "Material yang kami ciptakan sejauh ini sanggup menahan sebuah mobil pada atap," kata Haq. "Kami belum pada tingkat meniru kelengketan tokek
"Petugas pembersih jendela bisa memanjat sisi rumah Anda," kata Dr Sajad Haq, kepala peneliti di Advanced Technology Center di Filton, Bristol.
Synthetic gecko, yang bisa dipakai berkali-kali dan tak menyisakan residu, tak akan lengket bila dise
Tinggal menunggu waktu saja kisah manusia laba-laba di dalam komik menjadi kenyataan. Profesor Nicola Pugno, insinyur dan ahli fisika dari Politeknik Turin di Italia, telah merancang sebuah baju yang memungkinkan penggunanya merayap pada dinding vertikal atau bergelantungan pada langit-langit.
Kelak, kata Profesor Pugno, siapa pun bisa menjadi Spider-Man, tokoh superhero dalam komik.
Namun, baju itu juga multifungsi. "Bisa dipakai mulai eksplorasi ruang angkasa sampai kepentingan pertahanan, bahkan bisa juga didesain baju untuk petugas pembersih kaca gedung pencakar langit," ujar Pugno dalam paparannya di jurnal fisika Condensed Matter edisi Kamis pekan lalu.
Pemakai baju itu bisa merayap pada dinding lantaran permukaan baju tersebut lengket. Inspirasinya adalah tokek, reptil yang mampu menempel pada dinding vertikal atau terbalik tanpa perlu mencengkeram apa pun.
Para ilmuwan menemukan bahwa kelengketan tokek pada dinding yang dirayapinya karena kaki-kakinya mempunyai rambut halus yang luar biasa banyak. Rambut itu disebut setae. Jumlahnya sekitar 500 ribu helai di tiap kaki tokek. Namun, ukurannya sangat kecil, masing-masing sekitar 10 mikron (1 mikron = 10-6 meter).
Pada ujung tiap-tiap setae ada 100- 1.000 rambut yang lebih kecil lagi, yang dinamai spatula. Ukurannya sekitar 100 nanometer (1 nanometer = 10-9 meter).
Setae dan spatula inilah yang menghasilkan daya lengket seekor tokek. Para ilmuwan menghitung, tiap helai spatula memiliki daya lengket 10 nanonewton. Jadi bayangkan kekuatannya bila pada tiap kaki ada jutaan spatula.
Daya lengket Spatula terjadi akibat adanya daya intermolekuler (tarik- menarik antarmolekul) kaki dengan permukaan yang diinjak. Daya ini disebut juga interaksi Van der Waals.
Daya intermolekuler terjadi saat bangkitnya elektron antara spatula dan permukaan yang diinjak. Akumulasi tenaga tarik-menarik miliaran setae membuat tokek dan laba- laba bisa merayap pada dinding dan permukaan kaca.
Kakinya juga bisa dilangkahkan dengan mudah, meski seperti merekat pada permukaan yang diinjaknya. Ini terjadi lantaran daya intermolekuler tersebut sangat lemah.
Para ilmuwan membuktikan akumulasi daya intermolekuler itu membuat tokek sanggup menanggung berat ratusan kali berat tubuhnya sendiri. Misalnya, tokek yang beratnya 70 gram ternyata sanggup menahan beban sampai 133 kilogram.
Sifat alami inilah yang menginspirasi sejumlah ahli, sampai Pugno, meneliti aplikasinya pada manusia. Mereka berpikir, jika kaki dan rambut tokek bisa ditiru, bukan tak mungkin manusia pun bisa merayap pada dinding vertikal seperti Spider-Man.
Rambut tokek buatan (Velcro) pun diciptakan. Tapi Pugno menemukan, rambut buatan itu tak selengket aslinya.
Entah mengapa, semakin luas area rambut tokek buatan, justru kelengketannya berkurang. Sebuah sarung tangan yang dipenuhi rambut tokek buatan tidaklah selengket kaki tokek yang mungil. "Karena itu, diperlukan sarung tangan dan sepatu dengan daya lengket yang lebih besar," kata Pugno.
Pugno pun menemukan formula baru, yakni karbon nanotubes (CNTs) sebagai pengganti Velcro. Karbon ini berbentuk silinder yang amat kecil, lebarnya kurang dari 1 nanometer (50 ribu kali lebih kecil daripada rambut manusia).
Struktur CNTs memiliki kekuatan yang sama dengan berlian. Selain itu, karbon ini menyatu satu sama lain dengan interaksi Van der Waals. Interaksi ini membuatnya menjadi salah satu material terkuat, melebihi baja karbon. CNTs juga terbilang semikonduktor listrik.
Karbon ini dapat dibentuk seperti pengait dan ikal-ikalan berukuran nano yang akan berfungsi seperti Velcro berukuran mikroskopis. Interaksi Van der Waals dan daya lengket pembuluh rambut (kapiler) pada karbon ini membuatnya lebih lengket daripada rambut tokek buatan, setidaknya di atas kertas.
Pugno dan timnya lantas mendesain material baju, sarung tangan, dan sepatu yang berambut ala tokek. Mereka juga mendesain kabel atau tali yang terbuat dari 4 juta helai serat nanotube.
Tiap-tiap helai tersambung pada lempengan yang memisahkan tiap serat sejauh 5 mikron. Serat nanotube membuat tali secara alami akan lengket pada benda apa pun.
Baju dan tali itu, kata Pugno, juga harus mempunyai keunggulan lain, yakni tak akan menyimpan kotoran yang membuat daya lengketnya berkurang. Baju itu harus sanggup membersihkan dirinya sendiri.
Baju itu juga harus super-hydrophobic alias antiair seperti daun kelor. Butiran air yang tak meresap bermanfaat sekaligus sebagai pengusir partikel kotoran.
Pugno mengatakan, sementara ini, desain baju dan tali masih di atas kertas. Mewujudkan hal itu memang tak semudah mengatakannya. "Namun, melihat bahwa tokek secara alami sanggup melakukannya, hal itu tidaklah mustahil," kata dia. Pugno melanjutkan, "Bagaimanapun, langkah kita semakin dekat, tak lama lagi kita bisa menyaksikan manusia memanjat Empire State Building tanpa apa pun selain sepatu dan sarung tangan yang lengket."
Masalahnya, sudah siapkah manusia biasa menjadi seperti Peter Parkers si manusia laba- laba? Pasalnya, masih ada kendalakendala manusiawi yang mesti diatasi bila ingin merayap pada dinding dan langit- langit, yakni keterbatasan kekuatan otot. Otot manusia lebih mudah mengalami kelelahan.
Tokek bisa memanjat dinding kaca vertikal lantaran rambut yang berbentuk seperti pohon amat kecil pada alas kakinya. Rambut ini memberi pegangan pada kaca dengan tenaga elektromagnetik yang lemah.
Tokek tidak memakai zat kimia apa pun agar kakinya lengket.
Kaki itu tetap lengket di dalam air, di ruang vakum, bahkan di antariksa.
Lengket ke semua material kecuali teflon.
Cara Tokek Melakukannya
Gaya tarik-menarik antarmolekul membuat rambut kakinya melekat pada permukaan
Tokek menjejak, rambut meluncur di permukaan.
Gerakan ini membuat ujung rambut melakukan kontak yang ekstrem pada permukaan.
Elektron muncul pada molekul ujung rambut dan permukaan; tarik-menarik elektrostatis membuat mereka lengket. Tenaganya lemah, tapi kombinasi tarik-menarik jutaan ujung rambut membuat tokek bisa menahan beban sampai 27 kilogram.
Tokek menggerakkan kakinya dengan pelan, sudut rambut pun berubah, sehingga gaya tarik-menarik itu pun terputus.
Sebelum ide penggunaan karbon nanotube muncul dari Turin, di Amerika Serikat sudah tercipta material lengket yang terinspirasi dari kaki tokek. Daya lengketnya konon sanggup menahan sebuah mobil di atas atap.
Material itu bernama plastik synthetic gecko. Plastik ini diciptakan ilmuwan di perusahaan antariksa dan pertahanan BAE Systems. Plastik itu terbuat dari bahan polyamide, seperti nilon.
Sebagaimana kaki tokek, yang dilapisi rambut bernama setae, permukaan polimer itu dilapisi jutaan rambut berbentuk seperti jamur yang memberinya kemampuan menempel dengan kuat. Ide membuat baju Spider- Man pun sudah muncul pada saat penemuan material tersebut.
ntuh sekilas saja. "Material akan menjadi lengket saat ditekan," kata Haq. "Interaksi molekulernyalah yang menyebabkannya lengket."
Synthetic gecko diproduksi oleh teknik modifikasi yang dikenal sebagai fotolitografi, yang biasanya dipakai untuk membuat cip-cip silikon. Tekniknya memakai sinar untuk mengetsa pola tiga dimensi menjadi material.
Cara itu lebih murah dan bisa dipakai dalam skala lebih besar. Dulu pembuatan material seperti itu memakai teknik litografi sinar elektron yang mahal dan sulit dipakai memproduksi material berskala besar.
Sejauh ini tim Dr Haq telah menciptakan beberapa material yang berbeda dengan ukuran jamur yang beragam untuk mencoba kelengketannya. Mereka juga telah menciptakan sampel berukuran lebih dari 100 milimeter persegi yang lengket pada permukaan apa pun, termasuk yang kotor.
Namun, tim itu belum bisa membandingkannya dengan kemampuan kaki tokek. "Material yang kami ciptakan sejauh ini sanggup menahan sebuah mobil pada atap," kata Haq. "Kami belum pada tingkat meniru kelengketan tokek
"Petugas pembersih jendela bisa memanjat sisi rumah Anda," kata Dr Sajad Haq, kepala peneliti di Advanced Technology Center di Filton, Bristol.
Synthetic gecko, yang bisa dipakai berkali-kali dan tak menyisakan residu, tak akan lengket bila dise
0 komentar:
Posting Komentar