Felsuma

(作者:王維漢老師 / 逢甲大學 纖維與複合材料學系)

  1. Felsuma

與前二公司不同,Felsuma的技術源自於麻州大學-Amherst分校的二位教授,分別是生物系的D.J. Irschick暨高分子工程系的A.J.Crosby。Felsuma公司名稱原意是日行守宮屬(Phelsum)。產品組合分成三部份,Griphook、Griphanger、Griploop。產品名稱是GECKSKIN®,如下圖九。

圖九、Felsuma公司的產品是GECKSKIN®

在Irschick-Crosby系統中f,為了模仿壁虎的剛毛-匙片(Setae-Spatulae- Lamella),在人工系統中加入筋和骨的角色Tandon(tether)&Skelten(bone),如圖十。圖十一是Irschick-Crosby系統的製造程序,涉及含浸彈性體於布表面。其中,彈性體的剛性是0.05~50MPa而彈性體的層厚是0.0001~0.1cm。這種作法在力學中,算是軟/硬複合材料的結合。材料力學中通常堅硬材擁有高荷重與接觸面積小的特性,而柔軟材則是擁有大形變與接觸面積大的特性。Gecko Tape要求是受力方向要高剛性暨垂直介面方向要低彎曲模數。

圖十、壁虎與仿生人工系統
圖十一、Irschick-Crosby系統的製造程序

界面黏著能力(Fc)影響參數有二,幾何形狀(Gc)與材料特性(Material property)。其中,C(Compliance)是指材料在受力下的彈性變形能力。Fc、Gc、C、三者之間的關係如下圖十二。A/C最適化狀況是,(1)材料夠軟,接觸面積最大、(2)材料夠硬,忍受高荷重。在Irschick-Crosby系統中,筋和骨的角色分別由Silicone或PU暨Kevlar或Nylon所扮演。

圖十二、界面黏著能力的相關影響參數
表二、傳統感壓膠與壁虎膠的性能比較

上表二,比較傳統感壓膠與壁虎膠。在傳統感壓膠中,主要調整高分子的黏彈性,對粗糙面適形並散失能量。其中,強感壓膠是指初黏能,介面分離的散失能量。但高初黏力不適用於多次荷重情況,這是由於非彈性所造成。相對的,壁虎膠帶是物理力形成,附著力大小取決於單位面積的剛毛密度。分離力低,取決於特定角度。

自然科學是研究人類與其他動物的相似處,而人類學則是研究二者的不同。仿生學搭起人類與自然之間的橋樑,壁虎膠帶在實務上扮演一實用而重要角色。如同在壁虎膠帶的商業化章節中所述,壁虎膠帶較傳統感壓膠帶應用範圍大,除了黏著膠之外,並跨入抓持材與固定材的領域。壁虎膠帶是乾式膠,軟/硬複合材料的結合。同時,壁虎膠帶具有自潔性樑,可以重複黏著使用。由於物理特性與傳統感壓膠大不同,我們期待壁虎膠帶在未來發光發熱。

【網路資源】

Felsume企業網站,https://www.buygeckskin.com/

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