[发明专利]具有改善的粘附的结构体

说明书

本发明涉及一种结构体，其具有改善的粘合性、尤其具有改善的力分布。这通过具有凸起和背层的结构体实现，其中背层的刚度变化，而端面跨越共同的面。

技术领域

本发明涉及一种结构体，其具有改善的在表面上的粘合性尤其具有改善的力分布。

背景技术

两个物体之间的分子粘附力可以通过纤维状的表面结构来增强或控制。该原则也被称为壁虎效应。如果用特定的按压力下将结构化的弹性体表面压向相对平坦的表面，则能够形成范德华相互作用。而且从自然中也已知可逆的粘附(Haftung)，即，有目的地切换附着(Anhaftung)和分离的可能性。在使用柱状粘附结构体(即，由多个柱状凸起组成的结构体，所述结构体的端面构成用于附着在表面上的接触面)时，通常通过如下方式触发分离(剥离)，即，通过外部影响减少对表面的接触面(接触面积)。

粘附的强度和分离的类型在此可以通过在表面上的干式粘合结构体的结构来控制。与普通的粘合连接不同，这允许对粘合力的显著更强的控制。

恰恰对于其中需将物体可逆地固定在特定表面上的应用来说，这种结构体可以带来优点。

这种结构的问题在于，在取下(提起)物体时结构体中的拉力沿横向不均匀地分布在各个凸起上。对此的原因是与均匀的力分布(均等的负载分布)的偏差，该偏差由所有凸起固定于其上的背侧(背衬层)中的弹性相互作用导致，或由所述结构体相对于接触表面(基底)的非平行定向导致。由此使得粘附相对于理论上期待的数值明显降低。

这种不均匀的力分布主要在结构体通过弹性或粘弹性的背侧连接时出现，并且此外还在物体的表面朝粘附结构体的方向呈凸形地(外凸地)弯曲时得到增强。原因在于通过可变形的背层实现的结构体的机械耦连。该耦连针对处于边缘的结构体和处于阵列内部的结构体具有截然不同的影响：在外部边缘处的粘附结构体由于相邻结构体的数量较少而相比于阵列内部的结构体受到更多负载。由于不均匀的负载导致粘附结构从边缘分离/失效。这种不均匀分布对整个粘附结构体的功效或承载能力的影响程度取决于在阵列中所需用的结构体的数量。总体上适用的是，粘附结构体阵列的功效随着参与粘附的结构体的数量增加而降低。也就是说，大的阵列比小的阵列更低效。实际的功效可以借助数值方法(numerischer Methoden)确定。

对于该问题的科学分析曾经由Bacca、Booth、Turner和McMeeking(Bacca等人Journal of the Mechanics and Physics of Solids 2016,96,428-444,Load sharingin bioinspired adhesives with backing layer interactions andinterfacial misalignment)公开发表。作者强调，可以通过利用对凸起的弹性模量或高度的调制来调节各纤维的弹性而实现均匀的力分布。然而在此必须避免凸起的结块。

技术问题

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构体，其具有改善的粘附和尤其是改善的力分布。

技术方案

所述技术问题通过具有独立权利要求的技术特征的本发明解决。本发明的有利的改进方式在从属权利要求中给出。所有权利要求的表述在此被引用至本说明书的内容之中。本发明包括独立权利要求和/或从属权利要求的全部合理的且尤其是全部所提到的组合。

本发明涉及一种结构体，其包括背层、在该背层上的大量凸起，其中每个凸起都具有端面，其中所有端面跨越(限定，aufspannen)一个共同的面并且背层的刚性朝所述结构体的至少一个边缘的方向改变、优选地降低。

优选地，刚性朝边缘降低最多50％、优选地最多30％、特别地刚性的变化为至少2％，以最高的刚性计。

通过背层的刚性的变化实现的是，凸起之间的耦连在背层上朝边缘发生改变。由此明显改善了结构体的附着。