仿效果蠅腳底,開發出可連續附著與脫離之接合構造

 

刊登日期:2022/7/14
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日本物質材料研究機構(NIMS)與北海道教育大學、濱松醫科大學從黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)足部的剛毛構造獲得啟發,開發了一項簡易且可低成本製造之「可連續附著與脫離的接合構造」。以仿生學(Biomimetic)為基礎,除了參考果蠅腳底抹刀狀剛毛的構造之外,亦透過觀察、模仿果蠅在「蛹中的成長狀態」,進而實現製作方法的開發,具有此接合構造的單根尼龍纖維,直徑僅50 μm,即可提起直徑20 cm的矽晶圓。

NIMS觀察果蠅在牆上攀爬而不會掉落的狀態,認為果蠅腳底的抹刀狀剛毛是以「反複附著與剝離」的方式動作,並以尼龍纖維再現類似形狀後開發出新型接著材料。此外,製作方法亦參考了果蠅在蛹中的蛻變方式,透過將尼龍纖維浸入含有藻膠酸鈉(Sodium Alginate)樹脂的簡單方法,即成功地製作出新材料。模仿形狀且模仿製造方法的獨創理念,藉此開創了一項無需昂貴設備或特殊環境的簡單低成本製造技術。

單根尼龍纖維約可提起79.5克,以756根纖維集結而成的纖維束則可吊拉起60公斤的物體。儘管附著力強大,但只須與矽晶圓呈垂直方向拉開,即可輕鬆剝離,且只須利用水予以潤濕,就能將其接著、剝離並可反複使用。「果蠅型」接著材料不僅僅只是「可回收、環境友善的材料」,例如裝設於工業機器手臂,將可利用於抓取光滑或難以抓握的製品(附著脫離機能的應用);或是利用於救災機器人、無人機的腳部,即可如同昆蟲般在垂直牆壁等行動困難的場所進行移動或固定。


資料來源: https://www.nims.go.jp/news/press/2020/06/202006110.html
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