Advanced fibrillar adhesives via Inking method for biomedical and industrial applications

Abstract

놀라운 등판 능력을 지닌 게코도마뱀의 비밀을 탐구하고 모사함으로써 시작된 섬모 기반 건식 접착 연구는 지난 10여년간 이론 및 실험적인 접근법을 통해 놀라운 속도로 발전해왔다. 따라서 이제는 학술적인 지평을 벗어나 공학적 관점에서 더욱 실용성을 위주로 하는 연구로의 도약이 필요한 시점이다. 이 논문에서는 잉킹 공정이라고 명명된 인공섬모의 최적화 공정과 더불어 이를 기반으로 한 건식 접착 패치의 의료 및 산업분야로의 적용 가능성이 소개된다. 고분자 수지(PDMS)를 이용한 레플리카 몰딩을 통해 섬모의 몸체를 형성하고, 이어서 수행되는 잉킹 공정을 통해 섬모의 말단부의 형태 및 기계적 강성을 부분적으로 조절함에 따라 개선된 섬모 건식 접착 패치의 제작을 수행하였다. 향상된 섬모 기반 건식 접착 패치의 의료 및 산업 분야로의 효과적인 적용 가능성을 증명하기 위하여, 진단 장비를 고정하기 위한 의료용 패치 및 유리 패널을 이송하기 위한 이송 장치를 구현하고 실제 이용 가능성을 시연하였다.

Inspired from exceptional climbing ability of gecko lizards, artificial fibrillar adhesives have been extensively studied over the last decade both experimentally and theoretically. Therefore, a new leap towards practical uses beyond the academic horizon is timely and highly anticipated. In this thesis, a simple, yet effective method to enhance an artificial fibrillar adhesive, which is named as Inking method, is proposed and its potential applications for biomedical and industrial use are demonstrated. The fabrication of the advanced fibrillar adhesive consists of mainly two steps: replica molding of hard polydimethylsiloxane(PDMS) micropillars and the Inking method for forming a soft heads of micropillars. To prove the potential of the fibrillar adhesive for biomedical and industrial use, a medical skin patch for diagnostic devices and an automated transportation system for lifting and releasing a mass of stacked glass slides are presented.