Proprietà adesive delle zampe del geco

The adhesive properties of gecko’s feet are a feature of great scientific interest, as they represent an example of the application of intermolecular interactions to animal locomotion. This thesis analyzes in detail the chemical-physical basis of this phenomenon, that is the van der Waals interactions, and particularly the London dispersive interactions, which allow geckos to effectively adhere to a wide range of surfaces. Experimental studies demonstrate that adhesion is strongly influenced by the polarizability of the molecules. Subsequently, the complex microstructure of gecko’s feet is examined, it is characterized by hierarchy of setae and spatulas, whose mechanical and geometric properties favor good adhesion. Afterwards, the behavior of geckos in nature is discussed, with particular attention to the cleaning phenomena of the foot and the ability to maintain adhesion even in the presence of variations in humidity and surface contamination. Finally, the potential applications of artificial and biomimetic adhesives are explored, with significant implications in robotics, aerospace and the medical sector.

Le proprietà adesive delle zampe del geco sono una caratteristica di grande interesse scientifico, in quanto rappresentano un esempio di applicazione delle interazioni intermolecolari alla locomozione animale. In questa tesi sono analizzate in dettaglio le basi chimico-fisiche di tale fenomeno, ovvero le interazioni di van der Waals e in particolare le interazioni dispersive di London, che consentono ai gechi di aderire efficacemente a una vasta gamma di superfici. Gli studi sperimentali dimostrano che l’adesione viene fortemente influenzata dalla polarizzabilità delle molecole. Successivamente viene esaminata la complessa microstruttura delle zampe del geco, caratterizzata da una gerarchia di setole e spatole, le cui proprietà meccaniche e geometriche favoriscono una buona adesione. In seguito, è discusso il comportamento del geco in natura, con particolare attenzione ai fenomeni di pulizia delle zampe e alla capacità di mantenere l’adesione anche in presenza di variazioni di umidità e di contaminazione superficiale. Infine, vengono esplorate le potenziali applicazioni di adesivi artificiali e biomimetici, con implicazioni significative nell’ambito della robotica, dell’aerospazio e del settore medico.