2019年10月15日
如果你打开你的智能手机，你会看到一排电子芯片和元件分布在电路板上，就像一个微型城市。每个组件可能包含更小的“芯片”，有些还没有人类的头发宽。这些元件通常是用机器人抓手组装的，用来抓取元件，并以精确的配置放置它们。
然而，由于电路板上塞满了越来越小的元件，机械手抓取这些物体的能力正接近极限。
”电子制造业需要处理和组装尺寸与面粉粒相似或更小的小部件前麻省理工学院博士后和研究科学家Sanha Kim说，他曾在机械工程副教授John Hart的实验室工作。”因此，我们需要一种特殊的拾取和放置解决方案，而不是简单地缩小(现有的)机器人抓手和真空系统”。
现在，金、哈特和其他人已经开发出一种微型的“电胶”邮票，它可以拾起和放置小到20纳米宽的物体——大约比人的头发细1000倍。邮票是由陶瓷涂层的碳纳米管组成的稀疏森林，排列得就像小刷子上的刷毛。
当一个小电压被加到图钉上时，碳纳米管会暂时带电，形成可以吸引微小粒子的电吸引刺。通过关闭电压，印章的“粘性”就会消失，使它能够将物体释放到所需的位置。
哈特说，冲压技术可以扩大到一个制造环境，以打印微和纳米尺度的特征，例如，将更多的元素封装到更小的计算机芯片上。这项技术还可以用于绘制其他细小、复杂的特征，比如用于人造组织的细胞。此外，该团队还设想了宏观的、仿生电胶表面，比如用于抓取日常物品的电压激活垫和类似壁虎的攀爬机器人。
”简单地通过控制电压，你就可以将表面从基本的零粘附转变为对某物的强力拉拽，在单位面积的基础上，它可以像壁虎的脚一样工作”,哈特说。
研究小组今天在杂志上发表了他们的研究结果欧洲杯线上买球科学的进步．
像透明胶带一样
现有的机械抓取器无法抓取小于50到100微米的物体，这主要是因为在更小的尺度上，表面力往往胜过重力。你可能会在用勺子倒面粉的时候看到这一点——不可避免地，一些微小的颗粒会粘在勺子表面，而不是让重力把它们拖走。欧洲杯猜球平台
”当试图精确地放置更小的物体时，表面力对重力的支配成为一个问题——这是将电子设备组装成集成系统的基本过程”,哈特说。
他和他的同事注意到，电粘附，即通过施加电压粘附材料的过程，已经在一些工业环境中被用于挑选和放置大型物体，如织物、纺织品和整个硅片。欧洲杯足球竞彩但同样的电粘附从未应用于微观层面的物体，因为需要一种新的材料设计来控制更小尺度的电粘附。
哈特的小组以前曾研究过碳纳米管(CNTs)——碳原子以晶格模式连接并卷成微观管。碳纳米管因其优异的机械、电气和化学性能而闻名，它们作为干法粘合剂已被广泛研究。
”之前关于碳纳米管干胶粘剂的研究主要集中在最大化碳纳米管的接触面积，从而形成一种干燥的透明胶带”,哈特说。”我们采用了相反的方法，并说:“让我们设计一个纳米管表面，将接触面积最小化，但在需要时使用静电来打开粘附。””
有粘性的开/关开关
研究小组发现，如果他们在碳纳米管上涂上一层薄的介质材料，比如氧化铝，当他们对碳纳米管施加电压时，陶瓷层就会极化，这意味着它的正电荷和负电荷会暂时分离。例如，纳米管尖端的正电荷会在附近的任何导电材料(如微观电子元件)中产生相反的极化。
结果，基于纳米管的印记粘在了元件上，就像微小的静电手指一样将元件拾起。当研究人员关闭电压时，纳米管和元件去极化，“粘性”消失，印章就可以分离，并将物体放置在给定的表面上。
该团队探索了邮票设计的各种配方，改变了邮票上生长的碳纳米管的密度，以及他们用来覆盖每个纳米管的陶瓷层的厚度。他们发现，陶瓷层越薄，碳纳米管的间距越小，图章的开/关比就越大，这意味着当电压打开时，图章的粘性就越大。
在他们的实验中，该团队使用印章来拾取和放置纳米线薄膜，每一层薄膜的厚度约为人类头发的1000倍。他们还使用这种技术来挑选和放置聚合物、金属微粒以及微型发光二极管的复杂图案。欧洲杯猜球平台
哈特说，电胶印刷技术可以按比例扩大生产电路板和微型电子芯片系统，以及微型LED像素显示器。
”随着半导体器件能力的不断提高，一个重要的需求和机会是集成更小和更多样化的组件，如微处理器、传感器和光学器件”,哈特说。”通常情况下，它们必须单独制造，但必须集成在一起，以创建下一代电子系统。我们的技术可能弥补了这些系统的可扩展、成本效益组装所必需的差距。”
这项研究得到了丰田研究所、美国国家科学基金会和麻省理工学院下一代项目的部分支持。欧洲杯线上买球
来源:http://www.mit.edu