[发明专利]具有热可逆粘合剂的附着垫及其制造和使用方法

说明书

本申请主张2007年5月23日提交的美国临时申请60/939,683的权利。

技术领域

本公开一般所涉及的领域包括用于附着于物体上的垫及其制造和使 用方法。

背景技术

上面具有纳米绒毛结构(nanohair structures)的壁虎的脚垫，是具有巧妙 的干燥粘合剂(dry adhesives)的实例。壁虎抓着力的工作原理是那些纳米绒毛结 构可以使脚垫与相对表面产生最大接触，而不管此表面的粗糙度和化学组成如 何。这是由纳米绒毛实现的，这些纳米绒毛相对长并且从脚垫以一定角度突出， 这样的话邻近的纳米绒毛就可以与相对表面接触而无论其表面形态(topography) 怎样。所述最大接触进一步允许在壁虎脚垫和相对表面之间的以百万计的小范 德华(van der Waals)(在微牛顿(microNewtons)范围之内)相互作用的积聚，导致约 10N/cm²的总的粘附力(拉脱力)。然而，当以剥离模式使用分离力时，完全分离 是通过克服与很小面积对应的小粘合力逐步实现的。因此，该粘附是易于撤销 的。总的来说，壁虎粘附的魅力就在于以下的组合：粘附强度(10N/cm²)、可逆 性以及就表面粗糙度和组成来说能够适用于各种表面的能力。上述壁虎粘附的 独特特征激发了科学研究的动力以生产合成巧妙干燥粘合剂，其采用与壁虎脚 爪一样的原理来工作。到目前为止，两种最好的合成壁虎粘合剂显示出对玻璃 的最大拉脱强度是3和10N/cm²。这两种粘合剂都受到仅仅在一或两个附着/分 离周期后就发生严重的粘附损失的困扰，这是由于所述纳米结构的破坏或者纳 米结构的侧面塌陷(lateral collapse)造成的，并且后者是指邻近的纳米绒毛的结 合。此外，典型的合成壁虎粘合剂的制造是昂贵的并且其大规模生产实践上太 过困难。

发明内容

一个具体实施方案提供了附着垫(attachment pad)，其包括多层热可逆 粘合剂(multilayer thermo-reversible adhesive)，该多层热可逆粘合剂含有形状记忆 聚合物层和在该形状记忆聚合物层下面的干燥粘合剂层，当该形状记忆聚合物 层在其玻璃化转变温度以下以及不受载荷(load)影响时，该多层热可逆粘合剂具 有弯曲的表面；和用于均匀地施加载荷于该多层热可逆粘合剂周边(perimeter)的 装置，该装置包括弹簧。

其他典型的本发明的具体实施方案通过下面的详细说明将变得显而 易见。可以明确的是，所述详细说明和具体实施例，虽然公开了本发明的典型 实施方案，但仅仅是为了进行例证说明，而不是对本发明范围的限制。

附图说明

本发明的典型具体实施方案通过详细描述和附图将被更完全的理解， 其中：

图1是依据本发明的一个具体实施方案的附着垫的侧视图。

图2是依据本发明的一个具体实施方案的附着垫的俯视图。

图3A显示的是依据本发明的一个具体实施方案的方法。

图3B显示的是依据本发明的一个具体实施方案的方法。

图3C显示的是依据本发明的一个具体实施方案的方法。

具体实施方式

下面对具体实施方案的描述仅仅是示例性地，决不是对本发明、其应 用或用途的限制。

现在参见图1-2，本发明的一个实施方案包括用以附着到另一个物体 的附着垫10。该附着垫10可以位于机械臂(robot arm)的末端并且能够用以攀爬 各种表面，如壁。可选择的，该附着垫10可以用于使一个物体附着于另一个物 体之上，包括但不限于，机械臂对物体的附着以把该物体从一个位置移动到另 一位置。

该附着垫10可以包括多层热可逆粘合剂18，该多层热可逆粘合剂18 包含形状记忆聚合物层20和在形状记忆聚合物层20下面的干燥粘合剂层22。 多个弹簧(springs)或者弹簧夹(spring clips)12可以连接到该多层热可逆粘合剂 18，并且构造和设置为在适合的点施加载荷至该多层热可逆粘合剂18。该附着 垫10可以包括任何适当数量的弹簧20。在一个具体实施方案中，该附着垫10 可以包括四个弹簧20。在另一个具体实施方案中，该附着垫10可以包括两个弹 簧20。所述弹簧或者弹簧夹12可以包含任何适当的金属或金属合金。