Investigación Experimental de la Adhesión Óptima de Adhesivos Microfibrilares Elastoméricos en Forma de Hongo

Los diseños de fibra óptimos para la máxima fuerza de desprendimiento han sido indispensables para aumentar el rendimiento de unión de los adhesivos micro/nanofibrilares reversibles inspirados en geckos recientemente introducidos. Hay varios estudios teóricos sobre tales diseños óptimos; sin embargo, debido a la falta de técnicas de fabricación tridimensional (3D) que puedan fabricar tales diseños óptimos en 3D, no ha habido muchas investigaciones experimentales sobre este desafío. En este estudio, nos beneficiamos de los avances recientes en técnicas de litografía de dos fotones para fabricar fibras de elastómero de poliuretano en forma de hongo con diferentes razones de aspecto del diámetro de la punta al tallo (β) y ángulos de cuña de la punta (θ) para investigar el efecto de estos dos parámetros en la fuerza de desprendimiento. Encontramos tendencias similares a las predichas teóricamente. Descubrimos que β tiene un impacto en la pendiente de la curva fuerza-desplazamiento, mientras que tanto β como θ juegan un papel en la distribución de tensión y la propagación de grietas. Encontramos que estos efectos están acoplados y el conjunto óptimo de parámetros también depende del material de la fibra. Esta es la primera verificación experimental de tales diseños óptimos propuestos para microfibras en forma de hongo. Este enfoque experimental podría utilizarse para evaluar una amplia gama de diseños adhesivos microestructurados complejos sugeridos en la literatura y optimizarlos.