• 제목/요약/키워드: Frog-inspired

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Frog-inspired programmable nano-architectures for skin patches and medical applications

  • Kim, Da Wan;Baik, Sang Yul;Kim, Jungwoo;Kim, Ji Won;Pang, Changhyun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.366-366
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    • 2016
  • Nanoscale observation of attachment systems of animals has revealed various exquisite multiscale architectures for essential functions such as gecko's locomotion, beetles' wing fixation, octopuses' sucking and crawling. In particular, the hierarchical 3-dimensional hexanonal nano-architectures in the tree frog's adhesion is known to have the capability of the enhancement of adhesion forces on the wet or rough surfaces due to the conformal contacts against rough surfaces and water-drainable micro channels. Here, we report that tree frog-inspired patches using unique artificial 3-dimensional hexagonal structures can be exploited to form reversibly enhanced adhesion against various highly curved and rough surfaces in dry and wet condition. To investigate the adhesion effect of micro-channels, we changed the arrangement of microstructure and spacing gaps between micro-channels. In addition, we introduced the 3-dimensional hexagonal hierarchical architectures to artificial patches to enhance to conformal contacts on the various rough surfaces such as skin and organs. Using the robust adhesion properties, we demonstrated the self-drainable and comfortable skin-attachable devices which can measure EKG (electrokardiogramme) for in-vitro diagnostics. As a result, bio-inspired programmable nano-architectures can be applied in versatile devices such as, medical patches, skin-attachable electronics etc., which would shed light on future smart, directional and reversible adhesion systems.

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촉각센싱기반 거칠고 젖은 표면 파지가 가능한 생체모사 로봇용 그리핑 기술 개발 (Development of Bioinspired Robotic Gripping Technology for Gripping Rough & Wet Surfaces based on Tactile Sensing)

  • 김다완
    • 로봇학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.282-287
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    • 2022
  • High shear adhesion on wet and rough surfaces and tactile feedback of gripping forces are highly important for realizing robotic gripper systems. Here, we propose a bioinspired robotic gripper with highly shear adhesion and sensitive pressure sensor for tactile feedback systems. To achieve them, we fabricated multi-walled carbon nanotube sensing layer on a thin polymeric adhesive layer of polydimethylsiloxane. With densely hexagonal-packed microstructures, the pressure sensor achieved 9 times the sensing property of a sensor without microstructures. We then assembled hexagonal microstructures inspired by the toe pads of a tree frog, giving strong shear adhesion under both dry and wet surfaces such as silicon (42 kPa for dry and ~30 kPa for underwater conditions) without chemical-residues after detachment. Our robotic gripper can prevent damage to weak or smooth surfaces that can be damaged at low pressure through pressure signal feedback suggesting a variety of robotic applications.

생체정보 진단을 위한 생체모사 계층구조 기반 피부 고점착 전자 패치 개발 (Development of bio-inspired hierarchically-structured skin-adhesive electronic patch for bio-signal monitoring)

  • 김다완
    • 문화기술의 융합
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    • 제8권5호
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    • pp.749-754
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    • 2022
  • 다양한 의료 응용 분야에서 웨어러블 및 피부 부착형 전자 패치에 피부 표면의 높은 접착력과 내수성이 요구된다. 본 연구에서는 탄소 기반 전도성 고분자 복합 소재에 개구리 발바닥의 육각 채널와 문어 빨판의 흡착 구조 패턴을 모사한 신축성 있는 전자 패치를 보고한다. 개구리의 발바닥을 모사한 육각 채널 구조는 수분을 배수하며, 균열억제 효과를 통해 점착력을 향상 시키며, 문어 빨판을 모사한 흡착 구조는 젖은 표면에서 높은 점착력을 나타낸다. 또한 고점착 전자패치는 실리콘(max. 4.06 N/cm2), 피부 복제 표면(max. 1.84 N/cm2) 등 다양한 표면에 건조 및 젖은 조건에서 우수한 접착력을 가지고 있다. 고분자 매트릭스와 탄소 입자를 기반으로한 고분자 복합소재를 통해 제작된 고점착 전자 패치는 건조 및 습한 환경에서 심전도(ECG)을 안정적으로 감지할 수 있다. 이 연구에서 보여진 특성을 기반으로 제안된 전자 패치는 다양한 생체 신호의 진단을 위한 웨어러블 및 피부 부착 센서 디바이스를 구현하는 잠재적 응용 가능성을 제시한다.