Et si les bras robotiques de l’industrie des puces électroniques se dotaient de revêtements inspirés des geckos ? C’est l’objet de la recherche d’un chercheur de l’Institut de technologie de Géorgie, qui souhaite faire entrer ces technologies dans le monde industriel.
Le gecko, pouvant grimper sur un mur sans tomber, a longtemps fasciné les scientifiques. Comment ce petit lézard fait-il pour défier la gravité ? Des technologies inspirées des doigts des geckos ont émergé il y a quelques années, comme le matériau pour grimper au mur de la Darpa, mais celui-ci n’a jamais franchi les portes de l’industrie.
Un chercheur de l’Institut de technologie de Géorgie étudie la façon dont ce type de technologie d’adhérence inspirée des geckos peut être appliqué dans un environnement industriel de haute précision, comme sur les bras de robots utilisés dans la fabrication de puces électroniques. « Il existe de nombreuses façons d’utiliser l’adhérence du gecko dans un environnement industriel, détaille Michael Varenberg, professeur adjoint à l’école de génie mécanique George W. Woodruff, en particulier dans la manipulation de matériaux délicats comme les plaquettes de silicium utilisées dans la fabrication de processeurs informatiques. »
Définir des angles d'accroche
Dans une étude publiée le 13 décembre 2017 dans Journal of the Royal Society Interface, le chercheur a examiné un type particulier de surface adhésive inspirée du gecko et a sélectionné une gamme d’angles auxquels le matériau s’attacherait plus fortement et se libérerait de son adhérence plus facilement. En effet, le gecko a cette capacité unique grâce à l’utilisation de minuscules poils qui interagissent avec les surfaces à un niveau intermoléculaire. C’est un processus durant lequel les poils s’accrochent à la surface avec une action de cisaillement. Ils retiennent ensuite la surface ou la relâchent facilement lorsqu’ils sont tirés dans une direction ou dans l’autre.
Comment répliquer ce processus dans une usine ? Les chercheurs doivent déterminer les angles précis auxquels appliquer une charge pour obtenir ou enlever l’adhérence entre le bras robotique et la plaquette de silicium. L’équipe de Varenberg a réalisé des tests sur une surface de microstructure en forme de mur, moulée en polyvinylsiloxane et conçue pour imiter la capacité de fixation du gecko. Les essais ont montré que l’angle de fixation optimal varie entre 60 et 90 degrés, tandis que la microstructure se détache lorsque l’angle d’arrachement atteint 140 à 160 degrés.
Remplacer les méthodes actuelles
Le chercheur affirme que cette nouvelle méthode pourrait remplacer la méthode actuelle utilisée lors du traitement et de l’inspection de plaquettes de silicium dans la production de processeurs informatiques. Les bras robotiques utilisent des mandrins en céramique qui utilisent des préhenseurs à vide ou électrostatiques pour saisir et manipuler les plaquettes. Avec l’usure, les poteaux en céramique libèrent des particules susceptibles de contaminer l’envers de la plaquette pouvant entraîner des défauts de lithographie sur sa face avant. « Cette réalité est incompatible avec les normes de propreté requises dans l'industrie des semi-conducteurs », a déclaré Varenberg. « L'utilisation de microstructures d'adhérence serait plutôt préférable car elles ne génèrent aucun dommage aux plaquettes et ne s'usent pas avec le temps. »
Les prochaines étapes de la recherche comprennent la simplification de la technique de fabrication, le travail avec des matériaux de qualité industrielle ainsi que l'étude des effets de l'environnement et des paramètres de géométrie de surface.