[논문]젖은 표면 파지용 로봇 그리퍼 응용을 위한 하이브리드 계면 구조 개발

김다완

doi:10.17703/jcct.2022.8.5.685

젖은 표면 파지용 로봇 그리퍼 응용을 위한 하이브리드 계면 구조 개발
Development of hybrid interfacial structure on wet surfaces for robotic gripper applications 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.8 no.5, 2022년, pp.685 - 690

김다완 (성균관대학교 화학공학과)

초록
AI-Helper

연질 접착제에 대한 최근의 연구는 그들의 화학적 또는 기계적 구조가 살아있는 조직과 어떻게 강하게 상호작용하는지를 깊이 이해하고자 했다. 그 목적은 급성 또는 만성 질환 환자의 충족되지 않은 요구를 최적으로 해결하는 것이다. 정전기(수소 결합)와 기계적 상호 작용(모세관 보조 흡입 스트레스)을 모두 포함하는 시너지 접착은 조직에 대한 장기간의 불안정한 결합과 관련된 과제를 극복하는 데 효과적인 것으로 보인다. 본 연구에서는 화학 잔류물이 없는 접착의 정전적이고 기계적으로 시너지 메커니즘을 기반으로 한 로봇 그리퍼 인터페이스용 하이브리드 구조를 보고한다. 메커니즘을 추론하기 위해 하이브리드 구조를 기반으로 한 열역학적 모델을 분석하였다. 모델은 엘라스토머 구조에 내장된 하이드로젤의 열역학적으로 제어된 팽창이 습한 표면과의 지속가능한 접착력 향상과 박리 방향의 화학적 잔류물 없는 탈착력을 향상시킨다는 실험 결과를 뒷받침했다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recent research on soft adhesives has sought to understand in depth how their chemical or mechanical structures interact strongly with living tissues. The aim is to optimally address the unmet needs of patients with acute or chronic diseases. Synergy adhesion, which includes both electrostatic (hydrogen bonds) and mechanical interactions (capillary stress), appears to be effective in overcoming challenges related to long-term unstable bonds to wet surfaces. Here, we report electrostatic and mechanically synergistic mechanisms of adhesion without chemical residues. To infer the mechanism, a thermodynamic model based on custom combination adhesives has been proposed. The model supported experimental results that thermodynamically controlled swelling of hydrogels embedded in elastomeric structures improves biofluidic insensitive on-site adhesion to wet surfaces and improves detachment without chemical residues in the direction of peeling.

주제어

표/그림 (6)

그림 그림 1. 로봇 그리퍼 표면 인터페이스를 구성하는 개구리 모사 육각 채널 구조 탄성체 및 채널에 삽입된 하이드로젤 기반 하이브리드 계면 구조 Figure 1. Frog-inspired hexagonal channel elastomer and embedded hydrogel-based hybrid interfacial structure for the robot gripper surface interface
그림 그림 2. 하이브리드 계면 구조를 위한 제조 공정의 개략도 Figure 2. Schematic illustrations of the fabrication process for a hybrid interfacial structure
그림 그림 3. 수분 환경에서의 간격비에 따른 전단응력 측정 Figure 3. Measured shear adhesion dependent on the space ratio wet condition
그림 그림 4. 다양한 박리 각도에 대한 Si 웨이퍼 수중 조건에서 하이브리드 계면 구조의 박리 에너지 Figure 4. Peeling energy of the hybrid interfacial structure on the Si wafer underwater condition for varying peeling angles
그림 그림 5. 수분환경에서의 실리콘 표면에 대한 다양한 샘플의 전단응력 측정 Figure 5. Measurement of shear adhesion on Si wafer in the wet condition for varying samples
그림 그림 6. 젖은 표면의 하이브리드 계면 구조 메커니즘. (i) 팽윤, (ii) 포화, (iii) 초과 팽윤 영역의 특징적인 영역으로 구분된다.. Figure 6. Mechanism of hybrid interfacial structures on wet surfaces. Characteristic Zones of (i) swelling, (ii) satuation, (iii) over swelling zones.

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