基于PDMS的蘑菇状仿生黏附微阵列新型制造方法

作     者：赵泽芳 何青松 张昊 于敏 陆吉 田成博 潘辉 ZHAO Zefang;HE Qingsong;ZHANG Hao;YU Min;LU Ji;TIAN Chengbo;PAN Hui

作者机构：南京航空航天大学机电学院江苏省仿生功能材料重点实验室南京200016 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2023年第37卷第5期

页      面：258-263页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51605220,U1637101) 中央高校基本科研业务费专项资金(NS2020029) 

主　　题：仿生 干黏附材料 蘑菇状微阵列 有效黏着功 

摘      要：受到自然界中壁虎和甲虫脚趾表面微纳纤毛结构的启发,本工作基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)提出了一种表面具有蘑菇状微阵列的仿生干黏附材料制造方法,通过进给实验装置对传统支柱状仿生干黏附材料进行“蘸取,实现了表面蘑菇状微阵列的制造。蘑菇状仿生干黏附材料单根纤维的黏附面积为1.12×10^(-3)mm^(2),最大切向黏附强度为2.65 N/cm^(2),法向黏附强度为5.18 N/cm^(2)。与手工制造方式相比,黏附面积提升了33.74%,黏附强度最大分别提升了225%、280%。结合SEM图、光学显微图、黏附材料与黏附接触面的接触状态和黏着功进行黏附性能的理论分析。利用这一方法,蘑菇状仿生干黏附材料的黏着角减小,微阵列的末端直径、表面平整度、有效黏着功、黏附面积和柔顺性显著提升,材料能够更好地适应接触面,且具有较好的重复性,显著提高了材料的切向和法向黏附强度。本工作为蘑菇状仿生干黏附材料的制造提供了一种新思路。