Gecko -adhæsionsteknologi bevæger sig tættere på industrielle anvendelser

En gekko, der springer op ad en væg eller på tværs af et loft, har længe fascineret forskere og opfordret dem til at undersøge, hvordan man udnytter firbenets mystiske evne til at trodse tyngdekraften.

Mens menneskeskabte enheder inspireret af geckofødder er dukket op i de seneste år, gør det muligt for deres brugere langsomt at skalere en glasvæg, de mulige anvendelser af gekko-adhæsionsteknologi rækker langt ud over Spiderman-agtige antics.

En forsker fra Georgia Institute of Technology undersøger, hvordan teknologien kan anvendes i industrielle omgivelser med høj præcision, såsom i robotarme, der bruges til fremstilling af computerchips.

"Der er mange måder, hvorpå geckoadhæsion kan bruges i industrielle omgivelser, især ved håndtering af sarte materialer som siliciumskiver, der bruges til fremstilling af computerprocessorer, "sagde Michael Varenberg, en adjunkt i Georgia Tech's George W. Woodruff School of Mechanical Engineering.

Men før robotarme og andre enheder kan implementere gekko -adhæsionsteknologi, forskere har brug for mere information om de mekaniske og fysiske egenskaber ved de menneskeskabte klæbende overflader.

I en undersøgelse offentliggjort 13. december i Journal of the Royal Society Interface , Varenberg kiggede på en bestemt type gecko-inspireret klæbende overflade og indsnævrede en række vinkler, hvor materialet vil fastgøre stærkere og frigøre sit greb lettere.

Geckoen får sin unikke evne ved brug af bittesmå hår, der interagerer med overflader på et intermolekylært niveau. Det er en en-to proces, hvor de bittesmå filmlignende hår presses på overfladen og involveres i en forskydning. De holder derefter enten til overfladen eller slipper let, når de trækkes væk i forskellige retninger.

For at denne proces skal replikeres på en fabrik ved hjælp af menneskeskabt klæbende teknologi, forskere skal bestemme de præcise vinkler, hvorpå de skal påføre en belastning for at få eller frigive grebet mellem robotarmen og siliciumskiven.

Varenbergs team testede en vægformet mikrostrukturoverflade støbt af polyvinylsiloxan og designet til at efterligne gekkoens fastgørelsesevne. Deres test viste, at den optimale fastgørelsesvinkel varierer mellem 60 og 90 grader, mens mikrostrukturen løsnes med nul kraft, når aftrækningsvinklen når 140-160 grader.

"Den relativt brede rækkevidde til at styre fastgørelsen og trække væk for disse vægformede mikrostrukturer vil gøre det lettere at opbygge en mekanisk proces omkring denne tolerance, "Sagde Varenberg.

Det kan holde løfte om at erstatte en nuværende metode, der anvendes under behandling og inspektion af siliciumskiver i computerprocessorproduktion. Robotarme anvender keramiske borepatroner, der bruger vakuum eller elektrostatiske griber til at opsamle og håndtere skiverne. Kort efter installationen, De keramiske kontaktpæle begynder at blive nedslidt på grund af cyklisk belastning og frigivelse af partikler, der potentielt kan forurene bagsiden af ​​skiven, hvilket kan føre til litografidefekter på forsiden.

"Denne virkelighed er i modstrid med de renlighedsstandarder, der kræves i halvlederindustrien, "Varenberg sagde." I stedet ville det være bedre at bruge gecko -adhæsionsmikrostrukturer, fordi de ikke forårsager skader på wafers og ikke slides over tid. "

Næste trin i forskningen omfatter forenkling af fremstillingsteknikken, arbejde med materialer af industriel kvalitet samt studere virkningerne af miljø- og overfladegeometri-parametre, Sagde Varenberg.