第十五届全国表面工程大会

在自然界中，很多动物利用可逆黏附进行运动。这些动物脚上的多级刚毛或多边形平滑垫对可逆黏附性能起着至关重要的作用，这类黏附也因此被称为结构黏附。同时，很多动物体表具有黏液（如蛙类）或者会向接触界面定向分泌液体，这类黏附统称为湿态结构黏附。这些液体的组分十分复杂，对黏附的影响机制不明确。针对这些科学问题，我们开展了一系列工作。我们合成了含有过饱和醋酸纳的水凝胶，其在室温环境下保持无定型状态；当与黏附表面接触时发生相转变，模量大幅提升并与接触表面形成结构互锁，获得强黏附力。而在水凝胶中引入疏水性基团则可以将界面水排除出去，实现固态接触，进而实现水下的强黏附。通过改变水凝胶的表面结构和液体组成，深入解析了液体表面张力和粘度对黏附的贡献占比。通过构建多孔材料向界面动态传输液体，实现了动物黏液分泌功能的模仿；进一步揭示了刚毛微结构与液体耦合所带来的生物进化优势：可以大幅降低动物形成黏附的时间，获得强黏附（同样适用干态黏附的接触细化机理），并会减少脱附后的液体损失，减少脱附的距离。综合而言，我们的研究深入解析了湿态黏附的机理，为湿态结构化黏附材料的开发奠定了坚实的基础。
 

仿生材料,黏附,界面,液体,微纳结构