Secrets of nanohair adhæsion un-peeled af UA polymer videnskabsmænd

Ikke længe efter Dr. Ali Dhinojwala, formand for University of Akron Department of Polymer Science, fjernede hemmeligheden (fint, klæbende hår) bag den bemærkelsesværdige vedhæftning af gekkofødder, han og andre forskere fandt på en syntetisk kopi:kulstofnanorør. Nu, fem år efter den første opdagelse, grundlaget for disse nanorørs succes er offentliggjort i oktober 12, 2010, udgave af American Chemical Society's Nano bogstaver .

Mens historien om nanorør er en succes, ikke alle kulstof nanorør er lige, heller ikke den individuelle adhæsionsevne for hver streng, ifølge Dhinojwala. Selvom Dhinojwala og UA polymervidenskab kandidatstuderende Liehui Ge fastslog, at disse 8 nanometer-diameter kulstofhår - hver 2, 000 gange mindre end diameteren af ​​et menneskehår - klæber kraftigt til glas og lignende underlag, de videreførte deres forskning for at finde ud af, hvorfor nogle tråde har et fastere greb end andre.

Få fat i vedhæftning

Resultater fra UA-forskerne, i samarbejde med Lijie Ci og Anubha Goyal, forskere ved Institut for Mekanisk Teknik og Materialevidenskab ved Rice University; Rachel Shi, UA Research Experience for Undergraduates (REU) praktikant; og L. Mahadevan, professor i anvendt matematik og professor i organismisk og evolutionær biologi ved Harvard University, afsløre, at jo blødere nanorør, jo større vedhæftning.

Ved at bruge en kombination af mekanik, elektrisk modstand og scanning elektronmikroskopi (SEM) for at studere kontakten mellem hår på et stort antal vertikalt justerede kulstofnanorør med glas- eller siliciumsubstrater, forskerne fandt ud af, at bløde nanorør spænder og krummer sig, når der påføres tryk, bidrager til deres klæbestyrke.

"Vi fandt ud af, at diameteren på rørene er en vigtig parameter for vedhæftning, fordi vi skal balancere rørenes vedhæftning og bøjningsstivhed, " siger Ge. "Også hvis du påfører et højt tryk, rørene bøjer og spænder og danner et større kontaktareal med overfladen, hvilket er årsagen til højere vedhæftning."

Det tørre klæbemiddel, i modsætning til flydende lim, lover vellykket brug under ekstreme atmosfæriske og temperaturforhold og i andre applikationer, der giver udfordringer.

"De kulstof nanorør-baserede gekko-klæbemidler vil åbne muligheder for at bruge disse materialer på robotter, at klatre op på lodrette vægge, og kunne faktisk bruges i det ydre rum (vakuumtilstand), fordi disse materialer klæber uden flydende lim, " siger Dhinojwala.