壁虎粘附技術更接近工業用途

一隻爬牆或爬天花板的壁虎長期以來一直令科學家著迷,並鼓勵他們研究如何利用蜥蜴的神秘能力來抵禦重力。

壁虎粘附技術更接近工業用途

壁虎粘附技術

雖然近年來出現了壁虎腳型的人造裝置,使得佩戴者能夠慢慢地放大玻璃牆,但壁虎粘附技術的應用遠不止蜘蛛俠式的滑稽動作。

喬治亞理工學院的一位研究人員正在研究如何將這項技術應用於高精度的工業環境中,例如用於製造計算機芯片的機器人手臂。

佐治亞理工學院喬治·W·伍德魯夫(George W. Woodruff)機械工程學院的助理教授邁克爾·瓦倫伯格(Michael Varenberg)說:“在工業環境中,壁虎粘附有許多方法可以使用,特別是在處理製造計算機處理器所用的硅晶片等精密材料時。 。

但是在機器人手臂和其他設備可以實施壁虎附著技術之前,研究人員需要更多關於人造粘附表面的機械和物理特性的信息。

在12月13日發表在“皇家社會界面雜誌”上的一項研究中,Varenberg研究了一種特定類型的壁虎感應粘合劑表面,並縮小了材料附著力更強的角度範圍,並更輕鬆地釋放其抓握力。

壁虎通過使用在分子間水平與表面相互作用的微小毛髮獲得其獨特的能力。這是一個二分之一的過程,在這個過程中,微小的薄膜狀毛髮被壓在表面上,並與剪切作用接合。然後,他們要麼堅持到表面,要麼在不同的方向拉開時容易釋放。

為了在工廠中使用人造粘合劑技術複製該過程,研究人員必須確定施加負載以獲得或釋放機器人手臂與硅晶片之間的抓握的精確角度。

Varenberg的團隊測試了由聚乙烯硅氧烷模製而成的壁形微結構表面,並設計為模仿壁虎的附著能力。他們的測試表明,最佳附著角度在60和90度之間變化,而當拉伸角度達到140-160度時,微觀結構在零力下分離。

瓦倫伯格說:“控制這些壁形微觀結構的附著和拉開的相對較寬的範圍將使得圍繞該容差建立一個機械過程變得更容易。

這可能有希望替代在計算機處理器生產中處理和檢查硅晶片期間使用的當前方法。機器人手臂使用陶瓷卡盤,使用真空或靜電夾具來拾取和處理晶圓。安裝後不久,由於循環加載和釋放顆粒,陶瓷觸點柱開始磨損,這些顆粒可能會汙染晶圓的背面,導致其正面的光刻缺陷。

Varenberg說:“這個現實與半導體行業所要求的清潔標準不一致。“使用壁虎粘附微觀結構反而會更好,因為它們不會對晶圓造成任何損害,也不會隨著時間而磨損。”

研究的後續步驟包括簡化製造技術,使用工業級材料以及研究環境和表面幾何參數的影響,Varenberg說。


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