Octopus-Inspired Assembly of Nanosucker Arrays for Adhesion

本研究以旋轉塗佈技術製備大面積非連續堆積單層二氧化矽膠體晶體/ETPTA高分子複合材料於矽晶圓基材表面，後利用活性離子蝕刻其複合材料；再以聚乙烯醇(PVA)將二氧化矽轉至於PVA中，作為附著材料之模板；爾後將聚二甲基矽氧烷(PDMS)灌入模具之中，以製備吸盤結構陣列於聚二甲基矽氧烷上，其吸盤結構塗佈材料，能同時具有凡德瓦力、壓力差所產生之附著力，可附著於乾燥或潮濕的玻璃平滑表面，並驗證其次微米吸盤結構可於不同的黏度與濃度之環境以及不同材質上產生附著力。This research reports a scalable fabrication of non-close-packed silica colloidal crystal/polyethoxylated trimethylol propane triacrylate (ETPTA) composites on silicon wafer, by a spin-coating technology and followed by dry etching to form the specific structure (the mushroom structure). The silica colloidal crystals can be used as a template to create sub-micrometer-scale biomimetic sucker structure arrays on polydimethylsiloxane (PDMS). Due to the sucker adhesion mechanism, the as-prepared materials can adhere on either dry or wet surface. Moreover, the sub-micrometer-scale sucker exhibit strong adhesion on wet surface. Furthermore, the effect of sucker structure on adhesion is investigated in this study.目錄 示意圖目錄 v 圖目錄 vi 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究目的與方法 3 1.4 研究架構與流程 4 第二章 文獻回顧 9 2.1不同方式的附著原理 9 2.2 乾式附著的發展相關文獻 11 2.3 濕式附著的製備與問題 15 2.4 不同的仿生結構的製備與問題 16 2.5 製備奈米吸盤附著之動機 19 第三章 實驗 22 3.1實驗儀器設備 22 3.2 實驗藥品 23 3.3 實驗步驟 27 3.3.1製備二氧化矽膠體粒子 27 3.3.2製備二氧化矽膠體/ETPTA單體懸浮液 28 3.3.3以旋轉塗佈技術製備單層二氧化矽膠體晶體/ETPTA高分子複合材料 28 3.3.4製備凹槽結構聚乙烯醇模板 29 3.3.5吸盤結構塗佈材料製備 29 3.3.6吸盤結構塗佈材料於被附著物之附著測試 29 3.3.7樣品外觀之觀測 29 3.3.8樣品表面結構之觀測 30 第四章 結果與討論 31 4.1 旋轉塗佈技術 31 4.2 仿生結構附著材料之製備 34 4.2.1 凹槽結構模板之製備 34 4.2.2 具吸盤結構塗佈材料之製備與附著測試 41 4.3 具吸盤結構塗佈材料於不同環境之附著測試 55 4.4 具吸盤結構塗佈材料於不同材質表面之附著測試 58 4.4.1具吸盤結構塗佈材料於不同材質之附著測試 58 4.4.2 附著能力之再現性測試 61 第五章 結論 65 第六章 參考文獻 6