壁虎脚趾找灵感,开发无胶胶带

发表时间:2015/3/30 浏览:21441

标签:无胶胶带 所属专题:模切材料专题

因为脚趾的特殊构造,令壁虎无视地心引力可敏捷攀附于牆面、天花板,国立高雄大学化学工程及材料工程学系副教授锺宜璋找出其中关键的奈米(10-9m)图案,将其压印在「高密度聚乙烯(HDPE,塑胶袋常用材料)」,便可製作出免黏剂之胶带,最高纪录是小于1平方公分的面积能挂重1.4公斤。除了可作为无痕挂钩外,未来亦可用于航太、电子封装、面板组装,应用相当广泛。

 
该无胶胶带由化材系副教授锺宜璋与指导研究生林友志共同开发,灵感则来自2000年由Prof. R. J. Full团队发表于「自然(Nature)」期刊中,有关壁虎脚掌黏著力的重要文章「Adhesive force of a single gecko foot-hair」。

该文指出,壁虎不像蟑螂、蜗牛、树蛙分泌黏液协助攀爬的「湿式黏著(wet adhesion)」,而纯粹是固体对固体接触的「乾式黏著(dry adhesion)」,主要在于壁虎的每根脚趾底约有50,000根「刚毛(seta)」,每根刚毛尾端又有100至1,000团如小毛线。这些分裂开来的小毛线尖端呈汤匙形状称为「匙突(spatula)」,类似原盘的结构可帮助贴近所接触牆面,包括附著在天花板上。当需要黏附时,只需「卷开」脚趾头贴住牆面即可产生强大黏著力,反之「卷进」脚趾便可轻易抽离牆面。

依此发现,锺宜璋副教授成功找出并複製壁虎脚趾的微米(10-6m)、奈米(10-9m)级柱状图案,在高温环境下以模具压印图案至生产购物袋(塑胶袋)最常用的高分子材料「高密度聚乙烯(HDPE)」,不须涂抹任何黏胶即可产生黏性。
 
如同一般胶带用法,按压于牆面即可附挂重物,最高纪录为近1平方公分半圆形胶带可挂重1.4公斤。而当需要撕下时,只须朝黏贴面的90度反方向施力即可轻鬆摘除且不留痕迹,目前试验重覆黏著次数超过10次以上。过往亦曾有学者利用「奈米碳管(carbon nanotubes)」材质製作免胶胶带,但製程不仅高成本,且相对繁琐、耗时又无法量产。
 
锺宜璋副教授表示,无胶胶带应用广泛,例如製作液晶显示器製程中,减少运送及组装面板的耗损,其他如微型机械的连接或夹具、精緻的医疗修复也都有发挥空间。但他也不讳言指出还有需突破瓶颈,无法模仿真正壁虎脚的自洁机制,也就是提高重複黏贴次数。

近年来许多科学家从生物中找寻发明灵感,进一步应用、改进或解决问题,例如锺宜璋副教授从壁虎脚开发无胶胶带,该领域又称为「仿生学(Bio-inspiration)」。

分享此文章的方式

我要评论:( 请您说点什么吧!)

评论 注册用户登录后才能发表评论,请登录 企业会员个人会员