SUPERFICIE ESTRUCTURADA CON ADHESIVIDAD CONMUTABLE.

Superficie estructurada (11) de un sólido (10) que comprende: - una pluralidad de salientes (12) que constituyen un área de contacto (14) con una adhesividad respecto a un entorno adyacente y - una capa de soporte (13) sobre la que están dispuestos los salientes (12),

- pudiéndose variar selectivamente las propiedades de los salientes (12) y/o de la capa de soporte (13) de tal manera que se pueda ajustar la adhesividad del área de contacto (14), caracterizada porque - la adhesividad se genera mediante fuerzas de interacción moleculares ejercidas por el área de contacto sobre el entorno adyacente y - la adhesividad del área de contacto (14) se puede conmutar mediante una variación dirigida de al menos una de las propiedades químicas que comprenden una estructura molecular, una estructura polimérica, una composición química y una adsorción superficial del material de los salientes (12), y/o de al menos una de las propiedades físicas que comprenden un ángulo de inclinación de los salientes (12), una distribución de los ángulos de inclinación de los salientes (12), una distancia entre las partes superiores de los salientes (12), un módulo de elasticidad de los salientes (12), una dependencia direccional de un módulo de elasticidad de los salientes (12) y un grado de contracción de la capa de soporte (13)

Superficie estructurada con adhesividad conmutable.

La invención se refiere a una superficie estructurada de un sólido que presenta una pluralidad de salientes que forman un área de contacto con una adhesividad predeterminada. La invención se refiere asimismo a una pieza mecánica dotada de una superficie estructurada de este tipo y a procedimientos para la modificación de la superficie estruc- turada.

Es sabido que diversos animales, como, por ejemplo, los insectos o las lagartijas, poseen la capacidad de sostenerse o moverse sobre superficies orientadas en cualquier dirección. Esta capacidad se debe a una fina estructura en los pies de los animales. La fina estructura genera entre las plantas de las patas y una superficie adyacente unas fuerzas de adherencia relativamente grandes, que pueden superar el peso del animal.

De forma similar a la generación de fuerzas de adherencia en la naturaleza, es conocida la estructuración de superficies de sólidos para aumentar su adhesividad. En la patente WO 03/099951 A2 se describe un procedimiento para la modificación superficial de un objeto, en el que se forman sobre la superficie del objeto una pluralidad de salientes cuyas áreas frontales libres forman un área de contacto. El área de contacto se caracteriza por una mayor adhesividad en comparación con la superficie no estructurada.

Para la aplicación en la práctica de las superficies estructuradas con una mayor adhesividad, resulta interesante variar la adhesividad en función de los requisitos específicos de una aplicación concreta. Por ejemplo, se puede utilizar una herramienta con un elemento adherente para recoger primero una pieza de trabajo de una primera posición, mover después la pieza de trabajo a una segunda posición y soltar finalmente la pieza de trabajo en la segunda posición. La superación de las fuerzas de adherencia de la superficie estructurada requería hasta ahora ejercer fuerzas mecánicas adicionales, por ejemplo sobre el elemento adherente o la pieza de trabajo, bajo cuyo efecto se levanta la superficie estructurada del objeto adyacente. El ejercer las fuerzas de separación adicionales constituye, sin embargo, un esfuerzo adicional generalmente no deseado. Además, las fuerzas de separación pueden influir negativamente en las superficies estructuradas o en el objeto adyacente, por ejemplo dañarlos.

En la patente EP 1422439 A1 se describe un sistema velcro con una combinación de elementos de ganchos y ojales, en el que los elementos de gancho están formados por un elastómero magnetorreológico que experimenta un cambio en la orientación de la forma y/o en la flexibilidad en función de un campo magnético externo.

La presente invención se propone el objetivo de proporcionar una superficie estructurada mejorada con la que se superen los inconvenientes de las superficies estructuradas convencionales. La invención se propone igualmente el objetivo de proporcionar una pieza mecánica dotada de una superficie estructurada mejorada de esta manera y proponer un procedimiento mejorado para la modificación superficial.

Estos objetivos se alcanzan mediante una superficie estructurada, una pieza mecánica y un procedimiento con las características de las reivindicaciones independientes. De las reivindicaciones dependientes se desprenden modos de realización y aplicaciones ventajosas de la invención.

Con respecto al dispositivo, el objetivo se alcanza, de acuerdo con un primer aspecto de la invención, mediante la enseñanza técnica general según la cual se proporciona una superficie estructurada que comprende una capa de soporte y una pluralidad de salientes, y cuyas propiedades se pueden variar selectivamente de manera que para un área de contacto formada por los salientes se pueda ajustar una adhesividad predeterminada en relación con un entorno adyacente. De acuerdo con la invención, los salientes de la superficie estructurada se componen de un material variable. Mediante una variación del material en sí y/o de su forma exterior ventajosamente se puede ajustar directamente la adhesividad del área de contacto. La invención también comprende variantes en las que los salientes y la capa de soporte, o exclusivamente la capa de soporte, están formados por el material variable. El ajuste de la adhesividad por medio de una modificación de la capa de soporte puede resultar ventajoso para determinadas aplicaciones de la superficie estructurada, condiciones ambientales o materiales utilizados.

Las propiedades variables (propiedades del material, propiedades de la materia prima) del material utilizado de acuerdo con la invención comprenden propiedades físicas (incluidas las geométricas) y/o químicas del material en sí y/o de su forma exterior. Las propiedades se pueden variar selectivamente, es decir, variar de forma dirigida mediante una acción física y/o química. Al variar una propiedad de los salientes y/o de la capa de soporte, éstos pasan (conmutan) de un primer estado definido física y/o químicamente a un segundo estado modificado. La variabilidad de las propiedades también se denomina conmutabilidad.

El área de contacto, que está constituida por los extremos libres de los salientes de la superficie estructurada de acuerdo con la invención y está interrumpida de modo correspondiente por las distancias entre los extremos libres, presenta una adhesividad que se puede ajustar mediante la conmutación selectiva de las propiedades de los salientes y/o de la capa de soporte. El término "adhesividad" designa la intensidad de las fuerzas de interacción moleculares que puede generar el área de contacto respecto a un entorno adyacente, especialmente un sólido adyacente o un líquido adyacente. Mediante la adhesividad (adherencia) se determinan las fuerzas opuestas a las fuerzas mecánicas que se ejercen para el movimiento relativo del área de contacto y un objeto adyacente. La adherencia comprende fuerzas opuestas con componentes perpendiculares y/o paralelos a la superficie del área de contacto. De una manera correspondiente, el término adhesividad comprende, en el marco de la presente descripción, tanto la capacidad de adhesión como la capacidad para generar una fuerza de fricción.

La superficie estructurada de acuerdo con la invención presenta la ventaja de que mediante la conmutación de la propiedad del material de los salientes y/o de la capa de soporte se puede conmutar la adhesividad del área de contacto de un estado de alta adherencia a un estado de baja adherencia (o viceversa). De modo correspondiente, la adhesividad del área de contacto se puede modificar en función de un requisito concreto, por ejemplo para coger una pieza de trabajo o depositar una pieza de trabajo, sin que se tengan que ejercer fuerzas de separación mecánicas externas sobre la superficie estructurada o la pieza de trabajo. El campo de aplicación de las superficies estructuradas se amplía así considerablemente, simplificándose notablemente las aplicaciones actuales de las superficies estructuradas puesto que se puede prescindir de las medidas necesarias para ejercer fuerzas de separación.

Según otro aspecto, la invención se basa en la enseñanza técnica general de proporcionar una pieza mecánica con adhesividad ajustable que presente la superficie estructurada de acuerdo con la invención conforme al primer aspecto. Ventajosamente, la capa de soporte de la superficie estructurada puede formar parte de la pieza mecánica, es decir, los salientes de la superficie estructurada pueden estar constituidos directamente del material de un cuerpo base de la pieza mecánica. De manera alternativa, la superficie estructurada puede estar dispuesta en capas sobre un cuerpo base de la pieza mecánica. Ventajosamente se puede equipar así con posterioridad un objeto existente con la superficie estructurada para dotar el objeto de una adhesividad ajustable.

Según otro aspecto, la invención se basa en la enseñanza técnica general de modificar una superficie estructurada mediante una variación selectiva de las propiedades de los salientes y/o de una capa de soporte de la superficie para ajustar una adhesividad predeterminada en un área de contacto constituida por los salientes. Mediante una acción externa predeterminada se varían propiedades físicas (incluidas las geométricas) y/o químicas de los salientes y/o de la capa de soporte. A diferencia de las superficies estructuradas convencionales, en las que la adherencia o desadherencia es provocada por una fuerza mecánica externa que actúa sobre el objeto adherido o la pieza mecánica con la superficie estructurada, en el procedimiento de acuerdo con la... [Seguir leyendo]

1. Superficie estructurada (11) de un sólido (10) que comprende: