变模量聚氯乙烯凝胶仿生黏附材料及其在机械抓手上的应用（英文）

受大壁虎脚趾的微观结构启发,首先将两种不同模量的聚氯乙烯(PVC)凝胶浇注在表面有微孔阵列的硅模板上,制备出一种变模量仿生黏附材料。然后,对变模量和固定模量的仿生黏附材料在光滑玻璃片和具有不同表面粗糙度的印刷电路板(PCB)上进行黏附力测试。测试结果表明,变模量PVC凝胶仿生黏附材料的表面微柱阵列可以在保持大长径比的同时有更好的末端适应性,针对粗糙PCB的黏附力是固定模量仿生黏附材料的2～5倍;此外,PVC凝胶仿生黏附材料还具有易脱模的特性。最后,模仿大壁虎爬行时脚趾的翻折动作研制了仿生黏附抓手,配合所制备的变模量PVC凝胶仿生黏附材料成功地实现了对PCB的抓取与释放。     

基于PDMS的蘑菇状仿生黏附微阵列新型制造方法

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^-3mm²，最大切向黏附强度为2.65 N/cm²，法向黏附强度为5.18 N/cm²。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。