壁虎閃邊去─超黏碳奈米管登場
- 上線日期：2008/10/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
科學家一直想製造出一種材料，讓機器人具有像壁虎(gecko)般攀爬牆壁、窗戶及任何光滑表面的能力，可惜未能成功。最近，美國的研究團隊終於傳出好消息了。他們研發出的奈米管材料不但能媲美壁虎腳，而且附著力還強上10倍。
壁虎足部具有排列整齊、狀似森林的微細結構，這些其實是數量約50萬根的剛毛，剛毛尖端還分裂成數百根更細的鏟狀(spatula-shaped)匙突((spatula)，壁虎就是靠這些數不清的匙突與物體表面產的凡得瓦力(van der Waals force)，將自己牢牢附著在物體上。以往科學家曾嘗試模仿壁虎足部結構製作出柱狀高分子陣列，但吸附力約只有壁虎的三分之一。碳奈米管由於具有極高的寬高比(aspect ratio)，表現稍好一些，但它很難複製出壁虎剛毛尖端的微結構，因此離理論上的極限仍有段距離。
最近，喬治亞理工學院的王中林(Zhong Lin Wang)等人利用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)，在矽基板上長出類似壁虎足部結構的奈米碳管。他們的作法是先將佈滿鐵觸媒的矽基板放入反應爐，再注入乙炔(ethyne)、氫與氬的混合氣體，經由控制爐內溫度與成長時間，就可以在矽基板上得到垂直成長成且尖端呈螺旋狀的奈米碳管陣列。
上述小組以玻璃、沙紙及塑膠測試其碳管材料，發現其黏著力高達100 N/ cm2，比壁虎的黏著力大了約一個數量級。這種材料的另一項特性是，它並不是在每個方向都黏得很牢，換言之，當它黏在牆上時，它能抵抗向下的強大拉力，但只要施加一個與表面垂直的應力，就能輕易將碳管一根接一根剝離表面。
研究人員表示，未來預期利用高分子及蛋白質等材料，來修改碳管表面的化學基，希望改質後的奈米碳管黏性材料能應用在更多的表面上，他們也計畫進行結構優化，並擴大材料的產量，以便能製作出"蜘蛛人手套"。詳見science 322, p.238-242 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36186
譯者:黃信國(逢甲大學纖維與複合材料學系)
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