DE102017131344A1

DE102017131344A1 - Formkörper mit strukturierter Oberfläche zur reversiblen Adhäsion

Info

Publication number: DE102017131344A1
Application number: DE102017131344.3A
Authority: DE
Inventors: Eduard Arzt; Karsten Moh; Martin Schmitz
Original assignee: Leibniz Institut fuer Neue Materialien GmbH
Current assignee: Leibniz Institut fuer Neue Materialien GmbH
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-06-27
Also published as: JP7042528B2; CA3087172A1; CN111526752A; CN111526752B; CA3087172C; US11873849B2; JP2021507837A; EP3731688A1; WO2019129476A1; US20210062839A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Formkörper mit einer strukturierten Oberfläche zur reversiblen Adhäsion an Oberflächen umfassend Vorsprünge mit einem Aspektverhältnis von bis zu 10. Diese Struktur lässt sich durch laterale Bewegung einfach von der Oberfläche ablösen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Formkörper mit strukturierter Oberfläche zur reversiblen Adhäsion von Objekten oder an Oberflächen sowie Verfahren zur Ablösung solcher Strukturen. Der Formkörper kann auf einfache Weise wieder von den Objekten oder Oberflächen abgelöst werden.
Stand der Technik
Die molekulare Haftung zwischen zwei Objekten kann durch faserartige Oberflächenstrukturen verstärkt bzw. gesteuert werden. Dieses Prinzip ist als Gecko-Effekt bekannt. Wird eine strukturierte Elastomer-Oberfläche mit einer bestimmten Andruckkraft gegen eine vergleichsweise flache Oberfläche gedrückt, können sich van der Waals Wechselwirkungen ausbilden. Auch die reversible Haftung, d.h. die Möglichkeit, Anhaftung und Ablösung gezielt zu schalten, ist aus der Natur bekannt. Während jedoch der Gecko die Ablösung durch ein Abschälen seiner Haftfasern realisiert, ist dies für technische Strukturen häufig nicht möglich und meist nur dann sinnvoll, wenn Scherhaftung, d.h. Haftung in Richtung der Substrat-/Objektoberfläche genutzt werden soll. Bei sogenannter Normalhaftung, also einer Haftkraft senkrecht zur Objektoberfläche, muss das Ablösen anders initiiert werden.
Ziel ist es, die effektive Kontaktfläche zwischen den Haftstrukturen und der Objektoberfläche gezielt zu variieren, um zwischen Haftung (große Kontaktfläche) und Ablösung (geringe Kontaktfläche) zu schalten und so das selektive Ablösen zu ermöglichen.
Bekannt ist, dass bei Verwendung von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis, z. B. > 3, zur Ablösung von einem Substrat die sogenannte Euler-Knickung verwendet werden kann. Es ist bekannt, dass die Verringerung der Kontaktfläche durch Knicken von Vorsprüngen unter Druckbelastung herbeigeführt werden kann. Bei ausreichender Druckbelastung führt eine elastische Instabilität zum Abknicken der Vorsprünge. Dies wird auch als Euler-Knickung bezeichnet. Die kritische Kraft beträgt: $F = {(n π / L)}^{2} E I$
Dabei ist E der Elastizitätsmodul, I das Flächenträgheitsmodell, L ist die Länge (Höhe) des Vorsprungs und n ist ein Vorfaktor in Abhängigkeit von der mechanischen Einspannung des Vorsprungs. Das Flächenträgheitsmoment bei einer zylindrischen Struktur beträgt I=πd⁴/64. Daraus ergibt sich folgender Zusammenhang: Vorsprünge mit großer Höhe, geringem Durchmesser oder geringem Elastizitätsmodul knicken bei geringeren Kräften als Vorsprünge mit kurzer Länge, großem Durchmesser oder hohem Elastizitätsmodul. Dabei kommt es durch zusätzlichen Druck in Richtung des Objekts zur Verknickung der Struktur und damit zur Verringerung der Kontaktfläche mit der Oberfläche. Nachteilig ist dabei, dass die Strukturen ein hohes Aspektverhältnis aufweisen müssen. Daher sind sie schwierig herzustellen und neigen zur Instabilität. Außerdem ist abhängig vom Objekt ein Druck in Objektrichtung zum Ablösen bei empfindlichen Objekten nachteilig.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Struktur bereitzustellen, welche, insbesondere bei Normalhaftung, eine einfache selektive Ablösung ermöglicht, sowie ein Verfahren zur Ablösung solcher Strukturen.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.
Die Aufgabe wird durch einen Formkörper mit einer strukturierten Oberfläche gelöst, wobei die Oberfläche eine Strukturierung aufweist, die eine Vielzahl von Vorsprüngen (Pillars) umfasst, die mindestens jeweils einen Stamm aufweisen und eine von der Oberfläche wegweisende Stirnfläche umfassen. Mit dieser Stirnfläche treten die Vorsprünge in Kontakt mit der Oberfläche des haftenden Objekts.
Bevorzugt ist der Elastizitätsmodul der Vorsprünge konstant, kann aber auch einen axialen oder lateralen Gradienten aufweisen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Vorsprünge mit einem Aspektverhältnis von unter 10 besonders leicht abgelöst werden können. So können diese Vorsprünge durch eine Scherbelastung parallel zur Haftfläche deformiert werden. Die Vorsprünge werden abhängig von ihrer Biegesteifigkeit (E*I) verformt. Dadurch wird ebenfalls die Adhäsionskraft verringert und die Struktur abgelöst. Dabei kommt es nicht auf die Scherfestigkeit der Haftverbindung an, sondern die Verformung der Strukturen führt zur Verringerung der Adhäsionskraft. Strukturen, welche sich leicht verbiegen lassen, sind durch diesen Mechanismus leicht ablösbar. Die Scherbelastung kann durch eine beliebige Bewegung parallel zur Oberfläche hervorgerufen werden. Dies kann eine lineare Bewegung oder ein Drehen sein. Der Vorteil der Ablösung durch Scherbelastung liegt darin, dass kein Druck senkrecht zur Haftfläche ausgeübt werden muss, wie zum Auslösen mittels der Euler-Knickung.
So ist es bei diesen Strukturen möglich, sie durch Verschieben der strukturierten Oberfläche parallel zur Oberfläche des Objekts zu verbiegen, so dass die Stirnflächen sich von der Oberfläche ablösen und die Haftung reduziert wird.
Unter der senkrechten Höhe der Stirnfläche wird der Abstand der Stirnfläche zu der Oberfläche verstanden, auf der die Vorsprünge angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vorsprünge der strukturierten Oberfläche der Erfindung säulenartig ausgebildet. Dies bedeutet, dass es sich um bevorzugt senkrecht zur Oberfläche ausgebildete Vorsprünge handelt, welche einen Stamm und eine Stirnfläche aufweisen, wobei der Stamm und die Stirnfläche einen beliebigen Querschnitt aufweisen können (beispielsweise kreisförmig, oval, rechteckig, quadratisch, rautenförmig, sechseckig, fünfeckig, etc.).
Bevorzugt sind die Vorsprünge so ausgebildet, dass die senkrechte Projektion der Stirnfläche auf die Grundfläche des Vorsprungs mit der Grundfläche eine Überlappungsfläche bildet, wobei die Überlappungsfläche und die Projektion der Überlappungsfläche auf die Stirnfläche einen Körper aufspannt, welcher vollständig innerhalb des Vorsprungs liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Überlappungsfläche mindestens 50 % der Grundfläche, bevorzugt mindestens 70 % der Grundfläche, besonders bevorzugt umfasst die Überlappungsfläche die gesamte Grundfläche. Die Vorsprünge sind daher bevorzugt nicht geneigt, können es aber sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stirnfläche parallel zur Grundfläche und zur Oberfläche ausgerichtet. Falls die Stirnflächen nicht parallel zur Oberfläche ausgerichtet sind und daher verschiedene senkrechte Höhen aufweisen, wird als senkrechte Höhe des Vorsprungs die mittlere senkrechte Höhe der Stirnfläche angesehen.
In einer Ausführungsform ist die Stirnfläche der Vorsprünge größer als die Grundfläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Stamm des Vorsprungs bezogen auf seinen mittleren Durchmesser ein Aspektverhältnis von Höhe zu Durchmesser von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 5, besonders bevorzugt zwischen 1 und 3 auf.
In einer Ausführungsform liegt das Aspektverhältnis bei bis zu 5, insbesondere bei bis zu 3. Solche Strukturen können nicht ohne hohe Belastung für das Objekt über die Euler-Knickung abgelöst werden.
Unter dem mittleren Durchmesser wird dabei der Durchmesser des Kreises verstanden, der die gleiche Fläche wie der entsprechende Querschnitt des Vorsprungs aufweist, gemittelt über die gesamte Höhe des Vorsprungs.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt das Verhältnis der senkrechte Höhe eines Vorsprungs zum Durchmesser bei einer bestimmten Höhe über die gesamte Höhe des Vorsprungs immer bei 1 bis 10, bevorzugt bei 1 bis 5, besonders bevorzugt zwischen 1 und 3. In einer Ausführungsform liegt dieses Aspektverhältnis bei bis zu 5, insbesondere bei bis zu 3. Bevorzugt gilt dies auch für den minimalen Durchmesser der Vorsprünge. Dies ist dann relevant, wenn die Vorsprünge beispielsweise bei ovaler Grundfläche einen minimalen und einen maximalen Durchmesser aufweisen.
Die Vorsprünge können verbreiterte Stirnflächen aufweisen, sogenannte „mushroom“-Strukturen.
Die Stirnflächen der Vorsprünge können selbst strukturiert sein, um ihre Oberfläche zu erhöhen. In diesem Fall wird als senkrechte Höhe der Vorsprünge die mittlere senkrechte Höhe der Stirnfläche angesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die senkrechte Höhe aller Vorsprünge in einem Bereich von 1 µm bis 10 mm, bevorzugt 1 µm bis 5 mm, insbesondere 1 µm bis 2 mm, bevorzugt in einem Bereich von 1 µm bis 2 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Grundfläche von der Fläche her einem Kreis mit einem Durchmesser zwischen 0,1 µm bis 5 mm, bevorzugt 0,1 µm und 2 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 1 µm und 500 µm, besonders bevorzugt zwischen 1 µm und 450 µm. In einer Ausführungsform ist die Grundfläche ein Kreis mit einem Durchmesser zwischen 0,3 µm und 2 mm, bevorzugt 1 µm und 450 µm, bevorzugt 10 bis 450 µm.
Der mittlere Durchmesser der Stämme liegt bevorzugt zwischen 0,1 µm bis 5 mm, bevorzugt 0,1 µm und 2 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 1 µm und 450 µm, bevorzugt 10 µm bis 450 µm. Bevorzugt ist die Höhe und der mittlere Durchmesser entsprechend dem bevorzugten Aspektverhältnis angepasst.
Beispielsweise weisen erfindungsgemäße Strukturen einen Durchmesser von 300 bis 500 µm auf, bei einer senkrechten Höhe von 600 µm bis 2,5 mm, wobei das Aspektverhältnis 10, bevorzugt 5, nicht überschreitet.
Beispielsweise weisen erfindungsgemäße Strukturen einen Durchmesser von 10 bis 100 µm auf, bei einer senkrechten Höhe von 20 µm bis 500 µm, wobei das Aspektverhältnis 7, bevorzugt 5, nicht überschreitet.
In einer Ausführungsform können dies beispielsweise Strukturen mit einem Durchmesser von 300 µm bis 500 µm und einer Höhe von 700 µm bis 1500 µm, beispielsweise ein Durchmesser von 400 µm bei einer Höhe von 800 µm oder 1200 µm.
In einer anderen Ausführungsform können dies Strukturen mit einem Durchmesser von 10 µm bis 100 µm und eine Höhe von 10 µm bis 100 µm sein, wobei das Aspektverhältnis von 7, bevorzugt 5 nicht überschritten wird. Dies sind beispielsweise Strukturen mit einem Durchmesser von 10 µm bis 60 µm und einer Höhe von 30 µm bis 60 µm, bevorzugt 15 µm bis 50 µm Durchmesser bei einer Höhe von 40 µm bis 50 µm. Gerade solche kleinen Vorsprünge mit geringem Aspektverhältnis lassen sich auf einfache Weise herstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei verbreiterten Stirnflächen die Oberfläche der Stirnfläche eines Vorsprungs mindestens 1,01 mal, bevorzugt mindestens 1,4 mal so groß wie die Fläche der Grundfläche eines Vorsprungs. Sie kann beispielsweise um den Faktor 1,01 bis 20 größer sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Stirnfläche zwischen 5% und 100% größer als die Grundfläche, besonders bevorzugt zwischen 10% und 50% der Grundfläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen zwei Vorsprüngen weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm.
Die Vorsprünge sind bevorzugt regelmäßig periodisch angeordnet.
Der Elastizitätsmodul aller Bereiche des Vorsprungs beträgt bevorzugt 50 kPa bis 3 GPa. Bevorzugt liegt der Elastizitätsmodul von weichen Bereichen, d. h. insbesondere des Bereich umfassend die Stirnfläche, bei 50 kPa bis 20 MPa, bevorzugt 100 kPa bis 10 MPa. Bevorzugt liegt davon unabhängig der Elastizitätsmodul der Bereiche mit hohem Elastizitätsmodul bei 1 MPa bis 3 GPa, bevorzugt 2 MPa bis 1 GPa. Bevorzugt liegen für alle weicheren und härteren Bereiche die Elastizitätsmodule in den vorstehend angegebenen Bereichen. Bevorzugt nimmt der Elastizitätsmodul der Bereiche des Vorsprungs zur Stirnfläche hin ab.
Die Elastizität der Vorsprünge kann auch über die Härte des verwendeten Materials, bevorzugt ein Elastomer, definiert werden. Bevorzugt ist eine Härte von Shore-A 20 bis Shore-A 80, bevorzugt Shore-A 30 bis Shore-A 70, für das Material der Vorsprünge.
Die Vorsprünge können aus vielen unterschiedlichen Materialien bestehen, bevorzugt sind Elastomere, besonders bevorzugt thermoplastische Elastomere. Für höhere Elastizitätsmodule können auch Duroplaste verwendet werden.
Die Vorsprünge können daher folgende Materialien umfassen:
epoxy- und/oder silikonbasierte Elastomere, thermoplastische Elastomere (TPE), Polyurethane, Epoxidharze, Acrylatsysteme, Methacrylatsysteme, Polyacrylate als Homo- und Copolymere, Polymethacrylate als Homo- und Copolymere (PMMA, AMMA Acrylnitril/Methylmethacrylat), Polyurethan(meth)acrylate, Silikone, Silikonharze, Kautschuk, wie R-Kautschuk (NR Naturkautschuk, IR Poly-Isopren-Kautschuk, BR Butadienkautschuk, SBR StyrolButadien-Kautschuk, CR Chloropropen-Kautschuk, NBR NitrilKautschuk) M-Kautschuk(EPM Ethen-Propen-Kautschuk, EPDM Ethylen-Propylen-Kautschuk), Ungesättigte Polyesterharze, Formaldehydharze, Vinylesterharze, Polyethylene als Homo- oder Copolymere, sowie Mischung und Copolymere der vorgenannten Materialien. Bevorzugt sind auch Elastomere, welche zur Verwendung im Bereich Verpackung, Pharma und Lebensmittel von der EU (gemäß EU-VO Nr. 10/2011 vom 14.01.2011, veröffentlicht am 15.01.2011) oder FDA zugelassen sind oder silikonfreie UV-härtbare Harze aus der PVD und CVD-Verfahrenstechnik. Dabei steht Polyurethan(meth)acrylate für Polyurethanmethacrylate, Polyurethanacrylate, sowie Mischungen und/oder Copolymere davon.
Bevorzugt sind epoxy- und/oder silikonbasierte Elastomere, Polyurethan(meth)acrylate, Polyurethane, Silikone, Silikonharze (wie UV-härtbares PDMS), Polyurethan(meth)acrylate, Kautschuk (wie EPM, EPDM).
Die strukturierte Oberfläche kann außerdem noch Vorsprünge aufweisen, welche zur Scherhaftung fähig sind. Dies kann die Haftung unterstützen, wenn der Formkörper mit dem an ihm haftenden Objekt im Raum gedreht werden, so dass zusätzliche Kräfte, z. B. Gravitationskräfte, auftreten, welche die Haftkraft des erfindungsgemäßen Formkörpers beeinträchtigen könnten.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung umfassend mindestens zwei der erfindungsgemäßen Formkörper, welche so angeordnet sind, dass sie nebeneinander eine gemeinsame Oberfläche kontaktieren können, und welche außerdem individuell mindestens lateral zur gemeinsamen Oberfläche verschiebbar sind.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur reversiblen Adhäsion eines erfindungsgemäßen Formkörpers oder einer Anordnung von Formkörpern an einer Oberfläche.
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.
Dazu werden Stirnflächen der Vorsprünge des erfindungsgemäßen Formkörpers mit der Oberfläche kontaktiert, so dass sich eine adhäsive Bindung zwischen Formkörper und Oberfläche ausbildet.
Zur Ablösung des Formkörpers wird der Formkörper mindestens lateral relativ zur Oberfläche verschoben. Es kann erforderlich sein, dafür die Oberfläche, beziehungsweise das Objekt mit dieser Oberfläche, zu fixieren, damit es zu einer relativen Bewegung des Formkörpers kommen kann.
Durch diese Bewegung kommt es zu einer Biegung der Vorsprünge, was zur mindestens teilweisen Ablösung der Stirnflächen führt. Dies reduziert die zur Adhäsion beitragende Kontaktfläche und verringert die Haftkraft bis hin zur vollständigen Ablösung.
Die relative, laterale Verschiebung kann linear sein, d.h. der Formkörper wird in einer Richtung lateral verschoben.
Die relative, laterale Verschiebung kann auch kreisförmig erfolgen. Dazu wird der Formkörper relativ zur Oberfläche gedreht. Durch diese Rotation ist die Belastung des Objekts gleichmäßiger.
Aufgrund der Elastizität der Vorsprünge kann der Formkörper danach erneut zur Kontaktierung einer Oberfläche und damit zur trockenadhäsiven Haftung verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Oberfläche mit den Stirnflächen einer Anordnung umfassend mindestens zwei erfindungsgemäße Formkörper kontaktiert. Bevorzugt ist die Kontaktierung so gewählt, dass die Formkörper ungefähr mit gleicher Haftkraft an die Oberfläche binden.
Die Formkörper müssen die Oberfläche nicht direkt nebeneinander kontaktieren. Sie können auch an verschiedenen Stellen der Oberfläche angeordnet sein.
Zur Ablösung ist es nun möglich, die einzelnen Formkörper der Anordnung jeweils relativ zur Oberfläche mindestens lateral zu bewegen. Dies erfolgt bevorzugt derart, dass das laterale, vektoriell auf die Oberfläche und damit auf das Objekt einwirkende Moment der Formkörper minimal, idealerweise gleich 0 ist. Dadurch muss das Objekt nicht oder nur geringfügig fixiert werden. Auch ist dieses Verfahren besonders für empfindliche Objekte geeignet. Auch sind die auf das Objekt wirkenden Kräfte nur gering. Bei zwei Formkörpern können beide beispielsweise in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden.
Es ist auch möglich, dass zusätzlich zu der lateralen Komponente die Bewegung des Formkörpers oder der Formkörper einer Anordnung weitere Komponenten aufweisen, beispielsweise senkrecht weg von der Oberfläche oder eine drehende Bewegung, zum Beispiel eine gleichzeitig ausgeführte drehende Bewegung mit einer oder mehreren Drehachse(n) parallel zur Oberfläche. Dabei wird die Drehung bevorzugt so ausgeführt, dass es nicht zu einer Stauchung von Vorsprüngen kommt. Die Formkörper können beispielweise auf einer kreisförmigen Bahn bewegt werden.
Durch die Drehung kann erreicht werden, dass sich die Stirnflächen bestimmter Vorsprünge zuerst von der Oberfläche ablösen.
Bei einer Anordnung von Formkörpern müssen nicht alle Formkörper gleich bewegt werden.
Ebenso können Formkörper einer Anordnung auch rotiert oder verschoben werden.
Die Ablösebewegung und auch die Form und Elastizität der Vorsprünge hängt von der zu erreichenden Haftkraft und von der Empfindlichkeit der Oberfläche und des Objekts ab.
Gerade bei sehr kleinen und empfindlichen Bauteilen, wie Mikrochips, integrierte Schaltkreise, Displays oder Touchscreens, bietet das erfindungsgemäße Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Formkörper Möglichkeiten zur selektiven Adhäsion und Ablösung ohne große Belastung des Objekts. Auch sind mit diesem Verfahren Objekte adressierbar, welche über eine herkömmliche Saugvorrichtung nicht ohne weitere Maßnahmen aufgenommen werden können.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:

1 Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers;
2 Schematische Darstellung der Adhäsion an eine Oberfläche;
3 Schematische Darstellung der Ablösung;
4 Schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
5 Schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers 100. Der Formkörper 100 weist auf der Oberfläche 130 eine Vielzahl von Vorsprüngen 110 auf, welche Stirnflächen 120 aufweisen.
2 zeigt, wie ein erfindungsgemäßer Formkörper 100 mit der Oberfläche 140 eines Objekts 150 kontaktiert wird (oben). Dabei treten die Stirnflächen 120 der Vorsprünge 110 mit der Oberfläche 140 in Kontakt und haften aneinander. Das Objekt 150 ist nun an den Formkörper 100 gebunden.
3 zeigt den Ablauf einer Ausführungsform des Ablösens eines Objekts 150 vom Formkörper 100. Dazu wird der Formkörper 100 relativ zum Objekt 150 lateral bewegt (Pfeil, oben).
Dadurch kommt es zu Spannung(en) in den Vorsprüngen 110 und zu einer Biegung der Vorsprünge 110. Dies führt zu einer partiellen Ablösung der Stirnflächen 120 von der Oberfläche 140 des Objekts 150. Dadurch reduziert sich die in Kontakt stehende Fläche der Stirnflächen 120 und die Haftkraft, mit der das Objekt 150 an den Formkörper 100 gebunden ist, wird reduziert, gegebenenfalls bis das Objekt 150 sich vollständig gelöst hat.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Formkörper 200, welcher gemäß der Erfindung strukturiert ist, wird dabei relativ zum Objekt 250 gedreht. Auch dadurch kommt es zu einer Scherbelastung und zur Ablösung über Biegung der Vorsprünge.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dabei wird das Objekt 250 von mehreren Formkörpern 202 und 204, welche gemäß der Erfindung strukturiert sind, kontaktiert. Diese Formkörper 202 und 204 werden relativ zur Oberfläche des Objekts 250 bewegt. Die Bewegung ist dabei so gewählt, dass das resultierende Moment, welche auf das Objekt übertragen wird, möglichst gering ist. Im Beispiel werden beide Formkörper in entgegengesetzte Richtung bewegt. Dadurch kommt es zur Ablösung über Biegung der Vorsprünge.
Bezugszeichenliste

100: Formkörper
110: Vorsprung
120: Stirnfläche
130: Oberfläche / Backinglayer / Rückschicht
140: Oberfläche zur Adhäsion
150: Objekt
200: Formkörper
202: Formkörper
204: Formkörper
250: Objekt

Claims

Formkörper (100) mit einer strukturierten Oberfläche, welche eine Strukturierung aufweist, die eine Vielzahl von Vorsprüngen (110) umfasst, die mindestens jeweils einen Stamm aufweisen und eine von der Oberfläche wegweisende Stirnfläche (120) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (110) ein Aspektverhältnis von senkrechter Höhe und mittlerem Durchmesser von bis zu 10 aufweisen.
Anordnung umfassend mindestens zwei der erfindungsgemäßen Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese so angeordnet sind, dass sie nebeneinander eine gemeinsame Oberfläche kontaktieren, und welche außerdem individuell mindestens lateral zur gemeinsamen Oberfläche bewegbar sind.
Verfahren zur reversiblen Adhäsion eines Formkörpers nach Anspruch 1 oder einer Anordnung von Formkörpern nach Anspruch 2 an einer Oberfläche, umfassend folgende Schritte a) Kontaktieren der Stirnflächen mit der Oberfläche, so dass sich eine adhäsive Bindung ausbildet. b) Bewegen der Formkörper oder mindestens eines Formkörpers der Anordnung mindestens lateral relativ zur Oberfläche, so dass sich die Kontaktfläche zwischen Stirnflächen und Oberfläche durch Biegung der Vorsprünge verringert.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Formkörper so bewegt werden, dass das durch das laterale Bewegen auf die Oberfläche einwirkende Moment minimal ist.