New designs for bioinspired microstructures with adhesion to rough surfaces [article]

Sarah Christine Lidwina Fischer, Universität Des Saarlandes, Universität Des Saarlandes
2018
Adhesion to substrates with surface roughness is a research field with many unsolved questions. A more thorough understanding of the underlying principles is important to develop new technologies with potential implications for instance in robotics, industrial automatization and wearable interfaces. Nature is a vast source of inspiration as animals have mastered climbing on various surfaces at high speed with several attachment and detachment events in a short time. IV Kurzzusammenfassung
more » ... on an rauen Oberflächen stellt immer noch ein Forschungsfeld mit vielen ungelösten Problemen dar. Um neue Technologien mit Bedeutung für beispielsweise die Robotik, industrielle Automatisierung und körpernahe Sensorik zu entwickeln, bedarf es eines tieferen Verständnisses der zugrunde liegenden Prinzipien. Hier stellt die Natur eine vielfältige Inspirationsquelle dar, da bestimmte Lebewesen in der Lage sind, auf unterschiedlichsten Untergründen zu haften. Im Rahmen dieser Arbeit werden der Natur nachempfundene Modelle und Lösungen zur Haftung vorgestellt. Zum Verständnis der Haftungsmechanismen und zur Optimierung der Hafteigenschaften auf einer Bandbreite von Substraten, von glattem Glas bis hin zu rauen, hautähnlichen Polymeroberflächen, wurden unterschiedliche Herangehensweisen untersucht. Zur Erhöhung der Haftkraft kamen sowohl Variationen in den verwendeten Materialien, als auch in der Geometrie der Haftstrukturen zum Einsatz. Drei Konzepte werden in dieser Arbeit vorgestellt: (i) Kompositstrukturen mit variablen Grenzflächen; (ii) weiche, drucksensitive Schichten und (iii) trichterförmige Mikrostrukturen. Es wird ein besseres Verständnis des Adhäsionsverhaltens in direktem Zusammenhang mit verschiedenen Struktur-, Substrat-und Messparametern angestrebt. Die in dieser Arbeit vorgestellten, neuen Konzepte für bioinspirierte Strukturen sollen zur Entwicklung performanter, reversibler Haftverbindungen für einen breiten Anwendungsbereich auf rauen Oberflächen beitragen.
doi:10.22028/d291-27341 fatcat:6wav4mtdx5gjtpn3ixnt4rp5gq