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中国科学院研发碳纳米管新材料,模仿壁虎游墙神功

  • 编辑:王纳
  • 来源:广州日报
  • 阅读量:980
  • 时间:2019-04-08 17:14:55

 

        中国科学院深圳先进技术研究院对外公布,该院生物医学与健康工程研究所吴天准研究员团队开发了一种仿生微纳结构材料,模仿壁虎脚掌的原理,实现了7倍于壁虎脚掌粘附力的超强粘附力。

        广州日报讯 (记者王纳)壁虎拥有神奇的游墙功,这种功能能被我们人类掌握利用吗?深圳的科学家告诉你:可以。

        昨日,中国科学院深圳先进技术研究院对外公布,该院生物医学与健康工程研究所吴天准研究员团队开发了一种仿生微纳结构材料,模仿壁虎脚掌的原理,实现了7倍于壁虎脚掌粘附力的超强粘附力。

        其实,最早解开壁虎游墙秘密的是美国科学家。2000年,美国科学家首次证实壁虎神奇的粘附力主要来自于壁虎脚掌极微细的刚毛与壁面之间的分子吸引力(范德华力)。从此,科学家大开脑洞,用碳纳米管、高分子等材料模仿其微米纳米结构,开发了各种仿生干胶,并在各种暂时或反复粘附的应用中显示出巨大的优势,包括伤口敷料、精密工程、机器人、可穿戴健康监测等。但由于当前仿生干胶存在着粘附性不高、易污染、易失效和加工成本高昂等问题,没有得到广泛应用。

        这次,吴天准研究团队摒弃了单纯模仿壁虎刚毛的思路,采用微加工的蘑菇形结构,蘑菇形的顶部薄层不仅可显著增加柔性贴合面积,而且具备超疏水、超疏油的自清洁特性。此外,引入了可拉伸的EVA高分子材料,系统研究了这种新材料对于粘附力增强的力学模型和实验,研究了微结构尺寸、表面性能等对于粘附性能影响,经不断优化,这种新型干胶展现了高粘附、自清洁、可拉伸的优异性能。基于团队自主开发的软复制工艺,使用聚二甲基硅氧烷作为高结构保真度的中间模板,将较为昂贵的硅片或光刻胶的精细微结构,精确地转移到成千上万个廉价塑料材料上,从而大幅降低成本。

        简单来说,就是这种材料以低成本、可拉伸乙烯-醋酸乙烯酯高分子共聚物为衬底,利用微加工的微型蘑菇状阵列,法向粘附强度可达70N/cm2,并可反复多次使用。同时,该材料还可贴附在各种曲面上,变身自清洁薄膜,实现对油和水的150°以上接触角。

        据介绍,研究得到了国家自然科学基金、广东省及深圳市相关研究项目的支持。该工作的前期成果先后入选IEEE NMDC 2015国际会议的“最佳论文”及中国微米纳米技术学术年会的“优秀口头报告奖”。