Strong adhesion and friction coupling in hierarchical carbon nanotube arrays for dry adhesive applications

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 4, Issue 4, 2012, Pages 1972-1980

  Hu, Shihao ^a   Xia, Zhenhai ^a,b   Gao, Xiaosheng ^a  

^a The University of Akron   (United States)

^b UNIVERSITY OF NORTH TEXAS   (United States)

Author keywords

adhesion; buckling; carbon nanotube; dry adhesive; friction; modeling

Indexed keywords

ADHESION ENHANCEMENT; CARBON NANOTUBE ARRAY; DRY ADHESIVE; FAILURE MECHANISM; FRICTION FORCE; INTERFACIAL ADHESIONS; INTERFACIAL FRICTION; LOCAL DEFORMATIONS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR LEVELS; MULTI-SCALE MODELING; NANO SCALE; NANOFIBRILLAR; NORMAL LOADING; SURFACE ASPERITIES; SYNTHETIC ADHESIVES; VERTICALLY ALIGNED CARBON NANOTUBE;

AMORPHOUS CARBON; BUCKLING; CARBON NANOTUBES; FACTOR ANALYSIS; FINITE ELEMENT METHOD; FRICTION; MODELS; MOLECULAR DYNAMICS; TRIBOLOGY;

ADHESION;

EID: 84860342470     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am201796k     Document Type: Article

References (56)

1. Autumn, K.; Gravish, N. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 2008, 366, 1575-1590
2. Williams, E. E.; Peterson, J. A. Science 1982, 215, 1509-1511
3. Russell, A. P. Integr. Comp. Biol. 2002, 42, 1154-1163
4. Autumn, K.; Peattie, A. M. Integr. Comp. Biol. 2002, 42, 1081-1090
5. Arzt, E.; Gorb, S.; Spolenak, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 10603-10606
6. Gao, H. J.; Wang, X.; Yao, H. M.; Gorb, S.; Arzt, E. Mech. Mater. 2005, 37, 275-285
7. Yao, H.; Gao, H. J. Mech. Phys. Solids 2006, 54, 1120-1146
8. Irschick, D. J.; Austin, C. C.; Petren, K.; Fisher, R. N.; Losos, J. B.; Ellers, O. Biol. J. Linn. Soc. 1996, 59, 21-35
9. Autumn, K.; Liang, Y. A.; Hsieh, S. T.; Zesch, W.; Chan, W. P.; Kenny, T. W.; Fearing, R.; Full, R. J. Nature 2000, 405, 681-685
10. Autumn, K.; Sitti, M.; Liang, Y. C. A.; Peattie, A. M.; Hansen, W. R.; Sponberg, S.; Kenny, T. W.; Fearing, R.; Israelachvili, J. N.; Full, R. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12252-12256
11. Huber, G.; Gorb, S. N.; Spolenak, R.; Arzt, E. Biol. Lett. 2005, 1, 2-4
12. Niewiarowski, P. H.; Lopez, S.; Ge, L.; Hagan, E.; Dhinojwala, A. Plos One 2008, 3, e2192
13. Chen, B.; Gao, H. J. Int. J. Appl. Mech. 2010, 2, 1-9
14. Puthoff, J. B.; Prowse, M. S.; Wilkinson, M.; Autumn, K. J. Exp. Biol. 2010, 213, 3699-3704
15. Jeong, H. E.; Suh, K. Y. Nano Today 2009, 4, 335-346
16. Boesel, L. F.; Greiner, C.; Arzt, E.; del Campo, A. Adv. Mater. 2010, 22, 2125-2137
17. Sameoto, D.; Menon, C. Smart Mater. Struct. 2010, 19, 103001
18. Kinoshita, H.; Kume, I.; Tagawa, M.; Ohmae, N. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 2780-2781
19. Yurdumakan, B.; Raravikar, N. R.; Ajayan, P. M.; Dhinojwala, A. Chem. Commun. 2005, 3799-3801
20. Dickrell, P. L.; Sinnott, S. B.; Hahn, D. W.; Raravikar, N. R.; Schadler, L. S.; Ajayan, P. M.; Sawyer, W. G. Tribol. Lett. 2005, 18, 59-62
21. Zhao, Y.; Tong, T.; Delzeit, L.; Kashani, A.; Meyyappan, M.; Majumdar, A. J. Vac. Sci. Technol., B 2006, 24, 331-335
22. Qu, L.; Dai, L. Adv. Mater. 2007, 19, 3844-3849
23. Aksak, B.; Sitti, M.; Cassell, A.; Li, J.; Meyyappan, M.; Callen, P. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 061906
24. Ge, L.; Sethi, S.; Ci, L.; Ajayan, P. M.; Dhinojwala, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 10792-10795
25. Wirth, C. T.; Hofmann, S.; Robertson, J. Diamond Relat. Mater. 2008, 17, 1518-1524
26. Sethi, S.; Ge, L.; Ci, L.; Ajayan, P. M.; Dhinojwala, A. Nano Lett. 2008, 8, 822-825
27. Geim, A. K.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Novoselov, K. S.; Zhukov, A. A.; Shapoval, S. Y. Nat. Mater. 2003, 2, 461-463
28. Glassmaker, N. J.; Jagota, A.; Hui, C. Y.; Kim, J. J. R. Soc., Interface 2004, 1, 23-33
29. Majidi, C.; Groff, R. E.; Maeno, Y.; Schubert, B.; Baek, S.; Bush, B.; Maboudian, R.; Gravish, N.; Wilkinson, M.; Autumn, K.; Fearing, R. S. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 076103
30. Kim, S.; Sitti, M. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 261911
31. del Campo, A.; Greiner, C.; Alvarez, I.; Arzt, E. Adv. Mater. 2007, 19, 1973-1977
32. Greiner, C.; del Campo, A.; Arzt, E. Langmuir 2007, 23, 3495-3502
33. Kim, D. S.; Lee, H. S.; Lee, J.; Kim, S.; Lee, K. H.; Moon, W.; Kwon, T. H. Microsyst. Technol. 2007, 13, 601-606
34. Murphy, M. P.; Aksak, B.; Sitti, M. Small 2009, 5, 170-175
35. Murphy, M. P.; Kim, S.; Sitti, M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 849-855
36. Jeong, H. E.; Lee, J. K.; Kim, H. N.; Moon, S. H.; Suh, K. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 5639-5644
37. Gao, H. J.; Yao, H. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7851-7856
38. Kamperman, M.; Kroner, E.; del Campo, A.; McMeeking, R. M.; Arzt, E. Adv. Eng. Mater. 2010, 12, 335-348
39. Qu, L. T.; Dai, L. M.; Stone, M.; Xia, Z. H.; Wang, Z. L. Science 2008, 322, 238-242
40. Ge, L. H.; Ci, L. J.; Goyal, A.; Shi, R.; Mahadevan, L.; Ajayan, P. M.; Dhinojwala, A. Nano Lett. 2010, 10, 4509-4513
41. Hu, S. H.; Jiang, H. D.; Xia, Z. H.; Gao, X. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 2570-2578
42. Brenner, D. W.; Shenderova, O. A.; Harrison, J. A.; Stuart, S. J.; Ni, B.; Sinnott, S. B. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 783-802
43. Pastewka, L.; Pou, P.; Perez, R.; Gumbsch, P.; Moseler, M. Phys. Rev. B 2008, 78, 161402
44. Gao, G. T.; Mikulski, P. T.; Harrison, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7202-7209
45. Li, L. L.; Xia, Z. H. H.; Curtin, W. A.; Yang, Y. Q. Q. J. Am. Ceram. Soc. 2009, 92, 2331-2336
46. Mo, Y. F.; Turner, K. T.; Szlufarska, I. Nature 2009, 457, 1116-1119
47. Lucas, M.; Zhang, X. H.; Palaci, I.; Klinke, C.; Tosatti, E.; Riedo, E. Nat. Mater. 2009, 8, 876-881
48. Pastewka, L.; Moser, S.; Gumbsch, P.; Moseler, M. Nat. Mater. 2011, 10, 34-38
49. Ishikawa, M.; Harada, R.; Sasaki, N.; Miura, K. Phys. Rev. B 2009, 80, 193406
50. Autumn, K.; Dittmore, A.; Santos, D.; Spenko, M.; Cutkosky, M. J. Exp. Biol. 2006, 209, 3569-3579
51. Kendall, K. J. Phys. D: Appl. Phys. 1975, 8, 1449-1452
52. Persson, B. N. J.; Gorb, S. J. Chem. Phys. 2003, 119, 11437-11444
53. Chen, B.; Wu, P. D.; Gao, H. Proc. R. Soc. A 2008, 464, 1639-1652
54. Tian, Y.; Pesika, N.; Zeng, H. B.; Rosenberg, K.; Zhao, B. X.; McGuiggan, P.; Autumn, K.; Israelachvili, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 19320-19325
55. Chen, B.; Wu, P. D.; Gao, H. J. J. R. Soc., Interface 2009, 6, 529-537
56. Schubert, B.; Lee, J.; Majidi, C.; Fearing, R. S. J. R. Soc., Interface 2008, 5, 845-853