非軸対称人工スパチュラと粗い表面の相互作用

毛のような接着構造は、動物が粗い表面と安定した接触を作り出すために頻繁に使用されます。これまでの研究は、いわゆるゲッコー効果を模擬するために、主にきのこ形や円筒形の幾何学を持つ人工スパチュラの軸対称バイオミメティックモデルに焦点を当ててきました。本研究では、非軸対称特性を持つ人工接着構造の2つの幾何学的プロトタイプを設計しました。プロトタイプの粗い表面との相互作用を有限要素ソフトウェアABAQUSを使用して調査しました。垂直変位を増加させる中で、スパチュラの接触圧力変化に対するアスパリティサイズの影響を調査しました。接触挙動は、スパチュラの変化する厚さによる柔軟性に大きく影響されることが示されました。薄いスパチュラは、名目上の接触面積が大きく、さまざまな粗い表面により強く付着します。厚いスパチュラは、過度に適用された変位が名目上の接触面積を早期に減少させる際に発生する「レバレッジ」現象に対してより敏感ですが、一方向の荷重中に付着を調整する能力を獲得します。2つの非軸対称プロトタイプは、人工接着剤の異なる設計概念を提供します。この研究が生物にインスパイアされた接着剤の開発に寄与する新たな視点や革新を提供することを望んでいます。