壁虎粘合技术更接近工业用途

墙壁上或墙壁上的壁虎长期以来一直让科学家着迷，并鼓励他们研究如何利用蜥蜴的神秘能力来抵抗重力。

虽然近年来出现了受壁虎脚启发的人造设备，使其佩戴者能够慢慢缩放玻璃墙，但壁虎粘合技术的可能应用远远超出了蜘蛛侠式的滑稽动作。

乔治亚理工学院的一名研究人员正在研究如何将该技术应用于高精度工业环境，例如用于制造计算机芯片的机器人手臂。

“有许多方法可以在工业环境中使用壁虎粘合剂，特别是处理精密材料，如用于制造计算机处理器的硅晶片，”乔治亚理工学院George W. Woodruff机械工程学院助理教授Michael Varenberg说。 。

但在机器人手臂和其他设备可以实现壁虎粘附技术之前，研究人员需要更多关于人造粘合剂表面的机械和物理特性的信息。

在12月13日发表在皇家学会界面杂志上的一项研究中，Varenberg研究了一种特殊类型的壁虎式粘合剂表面，并缩小了一系列角度，使材料更牢固，更容易释放。

壁虎通过使用与分子间水平的表面相互作用的微小毛发获得其独特的能力。这是一个一两个过程，在此过程中，微小的薄膜状毛发被压在表面上并与剪切动作相结合。然后它们要么保持在表面，要么在向不同方向拉开时容易释放。

为了在工厂中使用人造粘合剂技术复制该过程，研究人员必须确定施加载荷以获得或释放机械臂和硅晶片之间夹具的精确角度。

Varenberg的团队测试了由聚乙烯基硅氧烷模塑而成的壁形微结构表面，旨在模仿壁虎的附着能力。他们的测试表明，最佳连接角度在60到90度之间变化，而当拉出角度达到140-160度时，微观结构在零力时分离。

“对于这些壁形微结构来说，控制连接和拉开的相对较宽的范围将使围绕该公差的机械过程更容易构建，”Varenberg说。

这可能有望取代在计算机处理器生产中处理和检查硅晶片期间使用的当前方法。机器人手臂采用陶瓷卡盘，使用真空或静电夹具拾取和处理晶圆。安装后不久，陶瓷接触柱由于循环加载而开始磨损并释放可能污染晶片背面的颗粒，导致其正面的光刻缺陷。

“这种现实与半导体行业所要求的清洁标准不一致，”Varenberg说。“使用壁虎粘附微结构代替会更好，因为它们不会对晶圆造成任何损坏，也不会随着时间的推移而磨损。”

Varenberg说，研究的后续步骤包括简化制造技术，使用工业级材料以及研究环境和表面几何参数的影响。