4 research outputs found

    Adhesion of micropatterned adhesives to rough substrates and at elevated temperatures

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    The gecko is of high interest for scientists due to its ability to attach and to move on different surfaces with various roughnesses. To date, research groups worldwide aim to study adhesion mechanisms of gecko-like structures and to mimic gecko adhesion. However, most investigations have been performed in controlled environments and under near to ideal conditions, which present a significant constraint for transferring the results to applications. Therefore, two important parameters have been the subject of investigations in the present work, the surface roughness and elevated temperatures. For the first time, the impact of roughness on the adhesion of gecko-like, micropatterned structures was systematically studied. Two adhesive regimes, which are dependent on the pillar geometry and the roughness parameters, were discovered: an adhesive and a non –adhesive regime. The influence of the temperature on adhesion was studied on micropatterned samples fabricated out of three materials, which are interesting candidates for industrial applications. Promising correlations were determined between the temperature dependent mechanical properties and the adhesion values: the glass transition temperature was identified as the temperature of maximum adhesion. These results can support the improvement of bioinspired adhesives for industrial applications.Der Gecko ist fĂŒr Wissenschaftler aufgrund seiner herausragenden FĂ€higkeit, sich an verschiedenen OberflĂ€chen zu befestigen und fortzubewegen, ein besonderes Vorbild fĂŒr temporĂ€re AdhĂ€sionssysteme. Bislang bezieht sich das Ziel vieler Forschungsgruppen darauf Geckostrukturen nachzuahmen und grundlegende Mechanismen zu studieren. Diese Untersuchungen finden jedoch bisher unter nahezu idealen Bedingungen und in einer kontrollierten Umgebung statt, was eine starke EinschrĂ€nkung bei der Übertragung der Ergebnisse auf industrielle Anwendungen darstellt. Zwei wichtige Parameter waren Gegenstand der Untersuchungen in dieser Arbeit, die Rauigkeit und die Temperatur. Zum ersten Mal wurde der Einfluss der Rauigkeit auf das AdhĂ€sionsverhalten einer großen Anzahl von mikrostrukturierten Strukturen systematisch untersucht. Hierbei wurden zwei AdhĂ€sionsregime, die von der Pillargeometrie und den Rauigkeitsparametern abhĂ€ngen, festgestellt: das adhĂ€sive und das nicht-adhĂ€sive Regime. Der Einfluss der Temperatur auf die AdhĂ€sion wurde auf mikrostrukturierten Proben aus drei fĂŒr industrielle Anwendungen sehr interessante Materialien erforscht. Hierbei wurden wichtige Korrelationen zwischen den temperaturabhĂ€ngigen mechanischen Eigenschaften und den ermittelten Rauigkeitswerten festgestellt. So wurde die GlasĂŒbergangstemperatur als die Temperatur der maximalen AdhĂ€sion identifiziert. Diese Ergebnisse können dazu beitragen, bioinspirierte Strukturen fĂŒr industrielle Anwendungen zu optimieren

    Fibrillar Elastomeric Micropatterns Create Tunable Adhesion Even to Rough Surfaces

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    Acknowledgements V.B., N.K.G., and E.A. contributed with conception and experimental design. V.B. performed the experiments. V.B., R.H., A.G., and R.M.M. carried out analysis and interpretation of data. V.B., R.H., A.G., and E.A. wrote the manuscript. V.B. and R.H. contributed equally to this work. V.B. acknowledges funding by SPP 1420 of the German Science Foundation DFG. E.A., N.K.G., and R.H. acknowledge funding from the European Research Council under the European Union/ERC Advanced Grant “Switch2Stick,” Agreement No. 340929.Peer reviewedPublisher PD
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