Een gekko die tegen een muur of over een plafond rent, fascineert wetenschappers al lang en moedigde hen aan om te onderzoeken hoe ze het mysterieuze vermogen van hagedis om de zwaartekracht te trotseren kunnen benutten.

Hoewel de afgelopen jaren door mensen gemaakte apparaten zijn ontstaan ​​die zijn geïnspireerd op gekkovoeten, waardoor hun dragers langzaam een ​​glazen wand kunnen beklimmen, de mogelijke toepassingen van gekko-adhesietechnologie gaan veel verder dan Spiderman-achtige capriolen.

Een onderzoeker van het Georgia Institute of Technology onderzoekt hoe de technologie kan worden toegepast in een zeer nauwkeurige industriële omgeving. zoals in robotarmen die worden gebruikt bij het maken van computerchips.

"Er zijn talloze manieren waarop gekko-adhesie kan worden gebruikt in een industriële omgeving, vooral bij het hanteren van delicate materialen zoals de siliciumwafels die worden gebruikt bij de productie van computerprocessors, " zei Michaël Varenberg, een assistent-professor aan de George W. Woodruff School of Mechanical Engineering van Georgia Tech.

Maar voordat robotarmen en andere apparaten gekko-adhesietechnologie kunnen implementeren, onderzoekers hebben meer informatie nodig over de mechanische en fysieke kenmerken van de door mensen gemaakte kleefoppervlakken.

In een studie gepubliceerd op 13 december in Tijdschrift van de Royal Society Interface , Varenberg keek naar een bepaald type gekko-geïnspireerd kleefoppervlak en verkleinde een reeks hoeken waaronder het materiaal sterker hecht en gemakkelijker loslaat.

De gekko krijgt zijn unieke vermogen door het gebruik van kleine haartjes die op intermoleculair niveau interageren met oppervlakken. Het is een een-twee-proces waarbij de kleine filmachtige haartjes op het oppervlak worden gedrukt en worden geschoren. Ze houden dan ofwel vast aan het oppervlak of laten gemakkelijk los wanneer ze in verschillende richtingen worden weggetrokken.

Om dat proces na te bootsen in een fabriek met behulp van kunstmatige lijmtechnologie, onderzoekers moeten de precieze hoeken bepalen waarop een belasting moet worden uitgeoefend om de greep tussen de robotarm en de siliciumwafer te krijgen of los te laten.

Het team van Varenberg testte een muurvormig microstructuuroppervlak, gevormd uit polyvinylsiloxaan en ontworpen om het hechtingsvermogen van de gekko na te bootsen. Hun tests toonden aan dat de optimale bevestigingshoek varieert tussen 60 en 90 graden, terwijl de microstructuur bij nul kracht loskomt wanneer de pull-off hoek 140-160 graden bereikt.

"Dat relatief brede bereik om de bevestiging en het wegtrekken van deze muurvormige microstructuren te regelen, zal het gemakkelijker maken om een ​​mechanisch proces rond die tolerantie te bouwen, ' zei Varenberg.

Dat zou veelbelovend kunnen zijn voor het vervangen van een huidige methode die wordt gebruikt tijdens de verwerking en inspectie van siliciumwafels bij de productie van computerprocessors. Robotarmen maken gebruik van keramische klauwplaten die vacuüm- of elektrostatische grijpers gebruiken om de wafels op te pakken en te hanteren. Kort na de installatie, de keramische contactpunten beginnen te slijten als gevolg van cyclische belasting en afgifte van deeltjes die mogelijk de achterkant van de wafer kunnen verontreinigen, wat kan leiden tot lithografische defecten aan de voorkant.

"Deze realiteit is niet in overeenstemming met de reinheidsnormen die vereist zijn in de halfgeleiderindustrie, Varenberg zei. "Het zou beter zijn om in plaats daarvan microstructuren voor gekkoadhesie te gebruiken, omdat ze geen schade aan de wafels veroorzaken en na verloop van tijd niet slijten."

Volgende stappen in het onderzoek zijn onder meer het vereenvoudigen van de fabricagetechniek, werken met materialen van industriële kwaliteit en het bestuderen van de effecten van omgevings- en oppervlaktegeometrieparameters, aldus Varenberg.