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仿生新发明:奈米吸盘胶带

2024-12-25 229

章鱼是生活在海洋中的掠食动物,虽然身体柔软滑溜,可是一旦捉住猎物之后可以紧紧不放,这是因为它们的腕足内侧上具有许多吸盘。章鱼在抓住东西时,腕足会用力将吸盘中的水挤出,使之出现类似真空的现象而产生吸力。许多家中和车上的吊饰或架子也有类似的吸盘,可以用于固定物品,通常硬拔是很难拔得下来的。

但是这样的吸盘可以做得多小呢?1 公分?不止!1 毫米?更小!高雄大学化学工程及材料系副教授锺宜璋研究的领域是“仿生材料”,研究的是模仿生物的特征,来制造新的材料与产品,他日前制作的吸盘只有 400 奈米,100 万奈米才有 1 公分,这么小的吸盘,只有用电子显微镜才看得清楚。

奈米吸盘也不是用一般的方法可以制造的,需经过许多道手续。首先是将塑胶制成的奈米球放在水面上,这些奈米球会像油一样,平铺扩散的浮在水面上,薄薄一层且不重叠。然后使用软合成树脂沾起这一层奈米球。等到合成树脂凝固了之后,再用特殊的溶剂把塑胶奈米球溶解,这样合成树脂上就有一层吸盘了,如果在这层合成树脂的底部贴上胶膜,就变成了奈米吸盘胶带。

 

还能用于晶圆加工

你可能会问,胶带家里平常就有,为什么费力发展这种?一般的胶带是在塑胶薄膜上敷一层黏胶制作而成,称为“湿式胶带”。大部分的湿式胶带黏上之后就不容易撕下来,硬撕下来通常会使得材料受损。有些号称能够容易撕下来的胶带,通常不是不够黏,就是撕下来之后还有一层胶残留在材料上,要用特殊的溶剂才能去除干净。

利用物理结构产生黏贴力量的胶带,没有用到胶,称为“干式胶带”。锺宜璋发展出的奈米吸盘胶带就属于干式胶带。虽然每个吸盘都非常小,但是在 1 平方公分的胶带上就有 6 亿个奈米吸盘,总加起来就可以产生强大的吸力,只要 1 平方公分,就能够吊起 7 公斤重的物体。有些精密的材料,例如晶圆片,就可以使用这种奈米吸盘胶带来黏贴,以便在芯片的另一面做加工。而且奈米吸盘胶带还可以重复使用,如果上面沾到脏东西,可以水洗晾干后继续使用。看到这个发明,你是否也想想看,还有哪些生物的特征可以用来当做范本,制作新奇的材料呢?

  • 更多详细内容请参阅《科学少年》2014 年 10.11 月号

首图来源:高雄大学网站

2019-03-24 20:31:00

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