Den fingerstora norra clingfish använder en av de bästa sugkopparna i världen. En liten skiva på magen kan fästas på våt, slemmig, även grova ytor och håller upp till 230 gånger sin egen kroppsvikt.

Ett team från University of Washington inspirerat av clingfishs sugkraft bestämde sig för att utveckla en konstgjord sugkopp som lånas av naturens design. Deras prototyp, beskrivs i ett papper publicerat 9 september i tidningen Filosofiska transaktioner av Royal Society B , fungerade faktiskt bättre än fiskarna.

"Jag gillar att säga, naturen är alltid bäst, "sa huvudförfattaren Petra Ditsche, som startade detta arbete som postdoktor vid UW Friday Harbor Laboratories på ön San Juan. "I detta fall, när man överväger deras fäste, våra sugkoppar är bättre. "

Sugkopparna kan vara användbara inom ett antal industrier som kräver en stark men reversibel klämkraft på grova eller texturerade ytor. Dessa kan inkludera märkning av valar och andra marina djur, fästa sensorer på nedsmutsade vattenytor eller använda undervattensfordon för att rengöra fartygsskrov. Applikationer inom duschvagn design eller industriell bearbetning är andra intressanta användningsområden för de bioinspirerade sugkopparna, sa forskarna.

Nyckeln till deras sugkopps genombrott var att förstå hur clingfishs naturliga sug fungerar så effektivt - särskilt på grova ytor som normalt orsakar att en tillverkad sugkopp misslyckas.

Clingfish har en skiva på magen som gör att de kan hålla fast med stor uthållighet. Skivans kant är täckt med lager av mikrostorlek, hårliknande strukturer, i många olika storlekar. Denna skiktade effekt skapar mer friktion längs fälgen och hjälper fisken att hålla sig till grova ytor. Hela skivan är flexibel och elastisk, låta den anpassa sig och hålla fast vid grov, ojämna ytor.

"Dessa fiskar är så stämningsfulla i vad de kan göra. De kan hålla sig till oregelbundna stenar som är täckta av alger, och du kan inte köpa något som reversibelt kommer att fastna på dessa stenar, "sa medförfattaren Adam Summers, professor i biologi och vatten- och fiskevetenskap baserad på Friday Harbor Labs. "Väldigt mycket experimenterande och skepsis ledde oss slutligen till att förstå hur det fungerade."

Det finns cirka 110 kända arter i familjen clingfish som finns över hela världen. Befolkningen runt San Juan -öarna är robust och frisk. De håller ofta fast vid stenar nära stranden, och vid lågvatten kan de ses i tidvattenbassänger och under stenar.

Många marina djur kan hålla sig starkt till undervattensytor - havsstjärnor, musslor och anemoner, för att nämna några - men få kan släppa lika snabbt som fiskfiskarna, särskilt efter att ha genererat så mycket stickkraft.

Efter mer än fem år med att dechiffrera hur sugkopparna från clingfish fungerar, forskarna började bygga sin egen prototyp, låna från naturens innovationer.

Teamet upptäckte efter år av laboratorietester att kombinationen av olika material hjälpte till att ge de konstgjorda sugkopparna en styv struktur som var tillräckligt stark för att hålla spänningar, samtidigt som den är mjuk och flexibel nog för att hålla sig till grova ytor. De hittade också ett sätt att öka friktionen på koppens kant.

"Denna kombination av alla dessa olika aspekter gav oss äntligen bra resultat och gjorde att vi verkligen kunde bygga en sugkopp som kan fästas starkt på grova ytor, "Sa Ditsche.

Forskarna testade flera iterationer av deras sugkoppdesign genom att hålla dem på ett spektrum av grova och släta ytor, sedan dra tills varje kopp misslyckades med en testmaskin. De gjorde samma tester med hjälp av den naturliga sugskivan från clingfish. Varje gång, den mest avancerade konstgjorda koppen överträffade sugfisken över alla ytor.

Prototypen är redo att tas till nästa steg, helst i samarbete med ingenjörer som kan utveckla konceptet vidare med specifika produkter och applikationer i åtanke, Sa Ditsche. Beroende på hur kopparna används, faktorer som temperatur och sol exponering kan kräva finjustering av designen.

"Det finns förståelse för hur något fungerar. Och sedan finns det förståelse för hur det fungerar så bra att du faktiskt kan göra det. Biologi ger dig inte alltid den möjligheten, "Sa Summers." Det här är en riktigt ovanlig situation, var när vi tittade noga över tiden, vi insåg att vi kunde efterlikna det vi såg. "