อ่าน 2 นาที
เทปนาโน
เทปนาโน หรือที่เรียกว่า เทปจิ้งจก (หรือในเชิงพาณิชย์ในชื่อ Insanity Tape หรือ Alien Tape ) เป็น เทปกาว สังเคราะห์ ที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ของ ท่อนาโนคาร์บอน...
เทปนาโน


เทปนาโนหรือที่เรียกว่าเทปจิ้งจก (หรือในเชิงพาณิชย์ในชื่อInsanity TapeหรือAlien Tape ) เป็นเทปกาว สังเคราะห์ ที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ของท่อนาโนคาร์บอนที่ถ่ายโอนไปยังวัสดุรองรับที่เป็นเทปพอลิเมอร์ที่ยืดหยุ่นได้ อาร์เรย์เหล่านี้เรียกว่าเซตาแบบสังเคราะห์และเลียนแบบโครงสร้างนาโนที่พบในนิ้วเท้าของจิ้งจกนี่เป็นตัวอย่างของการเลียนแบบทางชีวภาพการยึดติดไม่ได้เกิดขึ้นจากกาว เคมี แต่เกิดขึ้นจากแรงแวนเดอร์วาลส์ซึ่งเป็นแรงไฟฟ้าอ่อนๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลสองตัวที่อยู่ใกล้กันมาก[ 1 ] [ 2 ]
คำอธิบาย
จิ้งจกมีความสามารถที่น่าทึ่งในการปีนป่ายพื้นผิวแนวตั้งเรียบด้วยความเร็วสูง โดยแสดงให้เห็นทั้งการยึดเกาะที่แข็งแรงและการถอดออกอย่างรวดเร็วหรือ แรง เฉือนของเท้า[ 3 ]
บนเท้าของจิ้งจก ขนยืดหยุ่นขนาดไมโครเมตรที่เรียกว่าเซตาจะถูกแยกออกเป็นโครงสร้างขนาดนาโนเมตรที่เรียกว่าสปาตูลาการยึดเกาะแบบเฉือนเกิดขึ้นจากการสร้างและทำลายแรงแวนเดอร์วาลส์ระหว่างโครงสร้างขนาดเล็กเหล่านี้กับพื้นผิว[ 4 ]
เทปนาโนเลียนแบบโครงสร้างเหล่านี้ด้วยมัดท่อนาโนคาร์บอน ซึ่งจำลองขนและท่อนาโนแต่ละท่อ ซึ่งจำลองไม้พาย เพื่อให้ได้การยึดเกาะแบบเฉือนในระดับมหภาค และเพื่อแปลงปฏิสัมพันธ์แวนเดอร์วาลส์ที่อ่อนแอให้เป็นแรงเฉือนสูง การยึดเกาะแบบเฉือนทำให้สามารถลอกเทปออกได้ง่ายในลักษณะเดียวกับที่จิ้งจกยกเท้าขึ้น เนื่องจากอาร์เรย์ท่อนาโนคาร์บอนไม่ทิ้งสารตกค้างบนพื้นผิว เทปจึงสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้ง[ 5 ]
ประวัติศาสตร์
นาโนเทปเป็นหนึ่งในการพัฒนาแรกๆ ของเซตาสังเคราะห์ซึ่งเกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างศูนย์วิทยาศาสตร์ระดับกลางและนาโนเทคโนโลยีแห่งแมนเชสเตอร์และสถาบันเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในรัสเซีย งานเริ่มต้นในปี 2544 และสองปีต่อมาผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ในNature Materials [ 6 ]
กลุ่มวิจัยได้เตรียมเส้นใยโพลีอิไมด์ที่มีความยืดหยุ่นเพื่อใช้เป็นโครงสร้างขนสังเคราะห์บนพื้นผิวของ ฟิล์มโพลีอิไมด์หนา 5 ไมโครเมตร โดยใช้เทคนิคการพิมพ์ด้วยลำแสงอิเล็กตรอนและ การกัดแบบแห้งในพลาสมาออกซิเจนเส้นใยมีความยาว 2 ไมโครเมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 500 นาโนเมตร และมีระยะห่างระหว่างเส้นใย 1.6 ไมโครเมตร ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 1 ตารางเซนติเมตร(ดูรูปด้านซ้าย) ในตอนแรก ทีมงานใช้แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเป็นวัสดุรองรับ แต่พบว่าพลังการยึดเกาะของเทปเพิ่มขึ้นเกือบ 1,000 เท่า หากใช้วัสดุรองรับที่อ่อนนุ่ม เช่น เทปสก๊อตช์ เนื่องจากวัสดุรองรับที่มีความยืดหยุ่นจะให้สัดส่วนของจำนวนขนที่สัมผัสกับพื้นผิวต่อจำนวนขนทั้งหมดที่สูงกว่ามาก
ผลของ "เทปเลียนแบบจิ้งจก" นี้ได้รับการทดสอบโดยการติดตัวอย่างลงบนมือของหุ่นพลาสติกสไปเดอร์แมนสูง 15 เซนติเมตร หนัก 40 กรัม ซึ่งทำให้มันสามารถติดกับเพดานกระจกได้ เทปนี้มีพื้นที่สัมผัสกับกระจกประมาณ 0.5 ตารางเซนติเมตร (50 ตารางมิลลิเมตร ) และสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า 100 กรัม (3.5 ออนซ์ ) อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การยึดเกาะอยู่ที่เพียง 0.06 ซึ่งต่ำเมื่อเทียบกับจิ้งจกจริง (8-16)
การใช้งานเชิงพาณิชย์
เทปนาโนเชิงพาณิชย์มักขายเป็นเทปสองด้านซึ่งมีประโยชน์สำหรับการแขวนสิ่งของที่มีน้ำหนักเบา เช่น รูปภาพและของตกแต่งบนผนังเรียบ การใช้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีการจัดเรียงอย่างดีเยี่ยมทำให้เทปนาโนบางชนิดยังคงเหนียวอยู่ได้ในอุณหภูมิที่สูงมาก [ 2 ]
แกลเลอรี่
- จิ้งจกกำลังปีนป่ายบนพื้นผิวกระจก
- ภาพระยะใกล้ของเท้าจิ้งจก
- ภาพจุลภาคและนาโนของนิ้วเท้าจิ้งจก
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เทปนาโน
เทปนาโน หรือที่เรียกว่า เทปจิ้งจก (หรือในเชิงพาณิชย์ในชื่อ Insanity Tape หรือ Alien Tape ) เป็น เทปกาว สังเคราะห์ ที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ของ ท่อนาโนคาร์บอน...
คำอธิบาย
จิ้งจก มีความสามารถที่น่าทึ่งในการปีนป่ายพื้นผิวแนวตั้งเรียบด้วยความเร็วสูง โดยแสดงให้เห็นทั้งการยึดเกาะที่แข็งแรงและการถอดออกอย่างรวดเร็วหรือ แรง เฉือน ของเท้า [ 3 ]
ประวัติศาสตร์
นาโนเทปเป็นหนึ่งในการพัฒนาแรกๆ ของ เซตาสังเคราะห์ ซึ่งเกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่าง ศูนย์วิทยาศาสตร์ระดับกลางและนาโนเทคโนโลยีแห่งแมนเชสเตอร์ และสถาบันเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในรัสเซีย งานเริ่มต้นในปี 2544 และสองปีต่อมาผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature...
การใช้งานเชิงพาณิชย์
เทปนาโนเชิงพาณิชย์มักขายเป็น เทปสองด้าน ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการแขวนสิ่งของที่มีน้ำหนักเบา เช่น รูปภาพและของตกแต่งบนผนังเรียบ การใช้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีการจัดเรียงอย่างดีเยี่ยมทำให้เทปนาโนบางชนิดยังคงเหนียวอยู่ได้ในอุณหภูมิที่สูงมาก [ 2 ]