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仿生黏附材料的黏附性能评价及初步应用探索 被引量:2
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作者 李阳 王春慧 +2 位作者 陈善广 Stanislav N.GORB 戴振东 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第4期427-435,共9页
针对空间微重力条件下固体间稳定黏附的技术需求,基于范德华力黏附作用机制的仿生黏附材料有望在空间环境中展现稳定黏附性能。通过模板法和化学气相沉积法制备出具有仿壁虎刚毛纤维阵列结构的聚乙烯基硅氧烷(PVS)高分子聚合物及垂直定... 针对空间微重力条件下固体间稳定黏附的技术需求,基于范德华力黏附作用机制的仿生黏附材料有望在空间环境中展现稳定黏附性能。通过模板法和化学气相沉积法制备出具有仿壁虎刚毛纤维阵列结构的聚乙烯基硅氧烷(PVS)高分子聚合物及垂直定向排列碳纳米管阵列(VACNT)仿生黏附材料,再由扫描电子显微镜、黏附-脱附行为测试平台对仿生黏附材料的微观结构及黏附行为进行了测试,并对种子、粮食颗粒及常用零部件的黏附固定效果进行了初步考察。结果表明,仿生黏附材料具有微纳米级刚毛结构。PVS具有稳定的可重复黏附特性,其法向黏附性能优于切向黏附性能,与蘑菇状顶端在黏附中发挥主要作用有关。而VACNT具有稳定的切向可重复黏附特性,其切向黏附性能优于法向黏附性能,是由VACNT黏附主要依靠侧面接触决定。VACNT和PVS对不同品种的生菜种子和粮食颗粒均能产生有效黏附固定,PVS还能够对空间站常用到的零部件进行稳定固定。 展开更多
关键词 载人航天 仿生黏附材料 碳纳米管阵列 聚乙烯基硅氧烷 黏附固定
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碳纳米管阵列仿生黏附受静电作用影响的研究进展 被引量:2
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作者 孙成祥 李阳 +2 位作者 徐迟 陆明月 戴振东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期19050-19060,共11页
生物进化赋予了壁虎在各种表面上出色的黏附运动能力。受壁虎脚掌的微/纳黏附结构启发研制的仿生黏附材料,其黏附强度已优于壁虎。但壁虎脚掌的其他综合性能,如自清洁性、黏附可控性、可重复性等,仿生黏附材料还不具备,或者差距很大。... 生物进化赋予了壁虎在各种表面上出色的黏附运动能力。受壁虎脚掌的微/纳黏附结构启发研制的仿生黏附材料,其黏附强度已优于壁虎。但壁虎脚掌的其他综合性能,如自清洁性、黏附可控性、可重复性等,仿生黏附材料还不具备,或者差距很大。本文对壁虎脚掌的黏附机制进行了深入分析,为提升仿生黏附材料性能指出方向。近期研究表明,壁虎黏附过程存在接触/摩擦电现象。通过对接触/摩擦电和黏附力的同步测定,发现壁虎黏附性能得益于范德华力并受静电力作用的影响。这一新的作用机制有助于理解仿生黏附材料性能局限的机理,指导其黏附性能的改进。在对不同材料接触电效应的研究中,静电作用对材料间相互作用力的影响也越来越多地被发现并量化分析,这些研究成果为仿生黏附材料黏附过程中静电作用的量化分析奠定了理论基础。碳纳米管仿生黏附材料具有优异的力学、电学性质,其接触电效应已得到验证并进行多样化的应用研究,这些研究成果为分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料的影响规律提供实验参考。此外,基于接触电能量转换特性的纳米摩擦发电机(TENG)已成功应用于能量收集,TENG的快速发展为研究接触电的原理和特性提供了实验平台。本文首先对壁虎黏附机制的近期研究进行梳理,总结范德华力、静电力等作用机制对壁虎黏附的影响规律;结合接触电的近期研究进展,总结静电作用对黏附力的影响规律;系统归纳碳纳米管的黏附性能和接触电现象的研究结果,讨论接触电效应对碳纳米管仿生黏附材料黏附性能的影响;最后结合相关的研究,建立初步模型分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料黏附力的影响。本文期望从静电作用的角度出发,为仿生黏附材料的性能优化提供新的研究思路。 展开更多
关键词 壁虎黏附 黏附机制 接触电效应 碳纳米管阵列 仿生黏附材料
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具有黏附方向性及自适应性的仿生湿吸足垫研究 被引量:4
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作者 黎明和 何斌 +3 位作者 秦海燕 周艳敏 陆汉雄 岳继光 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期529-535,共7页
以竹节虫的光滑足垫为仿生原型,提出一种用于爬壁机器人的新型黏附足垫,内部具有倾斜的仿纤维结构,表面有花纹微结构,基于湿吸机理产生黏附力.首先对湿吸模型进行讨论,在此基础上对足垫结构进行设计;然后对足垫的黏附方向性及自适应性... 以竹节虫的光滑足垫为仿生原型,提出一种用于爬壁机器人的新型黏附足垫,内部具有倾斜的仿纤维结构,表面有花纹微结构,基于湿吸机理产生黏附力.首先对湿吸模型进行讨论,在此基础上对足垫结构进行设计;然后对足垫的黏附方向性及自适应性进行深入分析;最后基于亲水性、黏弹性较强的热塑性弹性体(TPE)材料制备足垫.实验结果表明,提出的足垫具有较好的湿吸特性,在薄水膜介导下,法向黏附力约为0.65N,摩擦力约为3N,足垫表现出良好的黏附方向性及负载自适应性. 展开更多
关键词 湿吸附 足垫 仿生黏附材料 爬壁机器人 黏附方向性
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仿壁虎和贻贝黏附材料 被引量:4
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作者 刘娟 杨青林 +3 位作者 徐晶晶 刘克松 郭林 江雷 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1946-1954,共9页
自然界中的动物和植物经过45亿年长期的进化使其结构与功能达到近乎完美的程度,实现了结构与功能的统一。黏附材料在生物医学、建筑等领域都具有重要的应用价值。受自然界中具有优异黏附特性的生物材料启发(如壁虎、贻贝等),国内外许多... 自然界中的动物和植物经过45亿年长期的进化使其结构与功能达到近乎完美的程度,实现了结构与功能的统一。黏附材料在生物医学、建筑等领域都具有重要的应用价值。受自然界中具有优异黏附特性的生物材料启发(如壁虎、贻贝等),国内外许多课题组相继开展了仿生黏附材料的研究。根据黏附机理的不同,黏附材料大致可分为可逆黏附和永久黏附两大类。壁虎的可逆黏附是基于其脚趾多尺度微纳结构与接触面间的范德华力,贻贝的永久黏附则源自其分泌的黏附蛋白。本文就壁虎、贻贝及其他生物黏附材料的黏附机理及其相应仿生黏附材料的国内外研究现状进行简要的综述,并对该领域未来的发展方向作了展望。 展开更多
关键词 仿生材料黏附 多尺度结构 壁虎 贻贝
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PVC gel bio-inspired adhesives with variable modulus and its application in a gripper 被引量:2
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作者 ZHANG Hao HE Qing-song +3 位作者 TIAN Cheng-bo WU Yu-wei ZHAO Ze-fang YU Min 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期1778-1787,共10页
Inspired by the microstructure of gecko’s toe,two kinds of polyvinyl chloride(PVC)gels with different modulus were poured on a silicon mold with micropillars,and then a bio-inspired adhesive with variable modulus was... Inspired by the microstructure of gecko’s toe,two kinds of polyvinyl chloride(PVC)gels with different modulus were poured on a silicon mold with micropillars,and then a bio-inspired adhesive with variable modulus was manufactured in this study.The adhesions of variable modulus and fixed modulus bio-inspired adhesives were tested,respectively,on a smooth glass and a printed circuit board(PCB)with different surface structures.The results show that PVC gel bio-inspired adhesives with variable modulus have many advantages compared with the fixed modulus bioinspired adhesives.The adhesion of variable modulus bio-inspired adhesives on the rough PCB surface increased by 2−5 times,and due to the use of variable modulus of PVC gel,the surface micropillars can maintain high aspect ratio and flexible tips at the same time.Moreover,the use of PVC gel makes it easier to demold during the bio-inspired adhesives preparation.An adhesion-desorption device was made according to the movement of the gecko toes,and the PCB was successfully grasped. 展开更多
关键词 bio-inspired adhesives GECKO PVC gel variable modulus
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