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20140624 高大化材系副教授鍾宜璋 章魚腳找靈感 研發乾式無膠膠帶 無殘膠吸痕 可搬運精密晶圓

Submitted by 神行 on 2014/06/24 – 21:29:32No Comment

「章魚哥」不只被用來預測世界盃足球賽,還能成為研發靈感來源。國立高雄大學化學工程及材料工程學系副教授鍾宜璋分析章魚腳吸盤,找出超強吸力的關鍵,並以奈米技術研發乾式無黏劑膠帶,每平方公分面積的側向、正向吸力均超過5公斤,更能輕易吸附8吋以上晶圓片,可望取代業界現行以真空吸盤搬運方式,避免吸痕造成的耗損。相關示範影片可見:http://youtu.be/etyopTglUjE。

暱稱「章魚腳」的乾式無膠膠帶,發表自高大化材系副教授鍾宜璋主持之「奈米生醫材料實驗室」,主要研究成員包括邱逸閎、張琬宜。

鍾宜璋表示,章魚能靈活且強力牢捉獵物,乃拜佈滿吸盤的腕足(觸足)所賜,吸盤內部由環狀肌及狀似內圓孔的結締組織組成。腕足用力瞬間,吸盤便將水分或空氣排出,製造密閉真空狀態同時產生巨大吸力,獵物自然難逃掌心。

依此原理,章魚腳的製作步驟先在平坦的高分子薄膜材料上鋪滿「奈米球」,接著覆上黏膠使之固化成「膠片」,再用溶劑除去埋在內部的奈米球,膠片表面產生無數顆奈米孔洞,形成具有無數奈米吸盤的乾式膠帶。

使用方式則在膠帶背面裝上握把或掛勾,當吸附面接觸有光滑表面之物體,如半導體、面板、玻璃等,只需先按壓數秒,擠出孔洞內之空氣、形成真空狀態,便可不限角度輕易舉起移動。

反之若由側向施以剝除的力量,即輕鬆移除章魚腳且完全不殘留吸痕,更不會有殘膠,因此相當適合高科技產業搬運精密產品如半導體晶圓、液晶面板。就算用以取代日常的矽膠吸盤,也能以縮小的膠帶面積增加許多掛重。目前測得最高數據為每平方公分可舉起(即正向力)、附掛(即側向力)接近7公斤重量。

鍾宜璋強調,過往相關專家設計多是想盡辦法縮小真空吸盤的體積以增加數量,但形體上多半模仿日常使用的矽膠吸盤,這樣的形狀縮至「微米(10-6 m)」等級已是極限,「既然『凸』的行不通,那就試試『凹』的!」鍾改變思維,終於研發出「奈米(10-9 m)」等級的章魚腳,以孔洞模擬吸盤功能,使每平方公分有約6億個孔洞。該技術已發表於材料領域重要期刊「NANO LETTERS」,並申請台灣、美國專利。

造物者給予生物特殊本領如犬類靈敏嗅覺,人們讚嘆之餘往往也是科學家發明靈感來源,從中啟發新想法與設計,改善人類技術、解決問題,該研究領域稱為「仿生學(Biomimicry)」或「生物啟發(Bio-inspiration)」,例如鍾宜璋主持的「奈米生醫材料實驗室」,即研發許多模仿生物型態或化學的材料,如仿壁虎腳乾式膠帶、仿荷葉疏水疏油塗層、和仿細胞膜表面塗層等。

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