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中北大學祝錫晶教授團隊、西安交大邵金友教授/田洪淼教授團隊 AFM:應用于高溫環境高強度無痕抓取的納米復材基仿生干粘附結構
2024-08-17  來源:高分子科技

  仿生干粘附的概念已被提出20余年,然而,受材料等因素的制約,常規人造仿生干粘附結構通常著眼于常溫環境下的高強度粘附問題,缺少對高溫環境下高強度無痕粘附的研究,極大地限制了仿生干粘附的應用領域。


  近期,中北大學祝錫晶教授團隊聯合西安交通大學邵金友教授/田洪淼教授團隊提出了一種新型的氟橡膠&納米填料基仿生干粘附結構,該干粘附結構通過仿生雄性金邊龍虱跗節處的吸附墊,在接觸末端引入了陣列的“吸盤狀”微結構。由于氟橡膠與碳納米管填料固有的耐高溫特性及“吸盤狀”末端結構設計,該干粘附結構在室溫至大于200℃的寬溫度區間內均可展現出高于常規聚合物基仿生干粘附結構的粘附強度(>350 kPa)及粘附效率(可達77.7)。更重要的是,該干粘附結構在高溫環境下可實現無痕粘附,不會對目標表面造成污染,這是常規聚合物基仿生干粘附結構所無法達到的。此外,還可通過調節納米填料的含量來精確調控結構的整體等效模量,從而實現粘附強度的進一步增強,相應的有限元仿真也驗證了這一調控機制。最后,干粘附結構被用作抓手的接觸表面進行了應用展示,其可在室溫及高于200℃的環境下對諸如玻璃基板及硅晶圓等精密易碎物料實現可靠無痕抓取,展現了巨大的應用潛力。


圖1 氟橡膠&納米填料基仿生干粘附結構的仿生背景、制備工藝及結構展示。


圖2 仿生干粘附結構常溫環境下粘附性能表征。


圖3仿生干粘附結構粘附增強機制分析。


圖4 仿生干粘附結構高溫環境下粘附性能表征及應用展示。


  上述成果以“Bioinspired Nanocomposite Dry Adhesives Applicable over a Wide Temperature Range”為題發表在Advanced Functional Materials上。中北大學青年教師李率為論文第一作者,中北大學副教授黎相孟、西安交通大學田洪淼教授為論文共同通訊作者。該研究得到國家資助博士后研究人員計劃B檔、山西省科技合作交流專項項目、山西省回國留學人員科研資助項目及自然科學基金委面上項目的支持。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202408278

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(責任編輯:xu)
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