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高分子科学系列讲座第386讲,Dr. Changhong Linghu,蜗牛超强相变粘附机理及其仿生与应用

文章来源:    发布时间:2024-10-16
报告题目:蜗牛超强相变粘附机理及其仿生与应用(NO.PSLAB386-PS2024-31)
报 告 人:Dr. Changhong Linghu
单  位:Nanyang Technological University
报告时间:2024年10月20日(星期日)上午9:30-11:00
报告地点:主楼四楼学术报告厅(410室)
报告内容摘要:

壁虎仿生的智能干粘附技术在当今的制造和工业中发挥着不可替代的作用。然而,传统的聚合物干粘附技术面临两大挑战:首先是“粘附佯谬”,即尽管分子间存在一定的相互作用,传统聚合物干粘附的粘附强度仍会因表面粗糙度的增加而迅速衰减;其次是“调控矛盾”,即高粘附强度与按需释放之间的矛盾。本研究使用形状记忆聚合物(SMP)来模拟蜗牛粘液风干软化过程。首先,SMP能在柔软的橡胶态与粗糙表面形成完全接触。之后保持外载,将SMP冷却到玻璃态,则SMP和粗糙表面的完全接触状态由于形状锁存效应而“冻结”,从而能产生很强的“橡-玻”粘附。本研究首先通过有限元计算和实验验证,揭示了蜗牛超强相变粘附的内在机理。结果表明,增强粘附最重要的因素是形状锁存,而不是传统观念所认为的模量变化。此外,粗糙表面的粘附测试结果显示,SMP“橡-玻”粘附随着表面粗糙度的增加不降反增,克服了粗糙表面的“粘附佯谬”。当SMP在外部刺激作用下回到橡胶态,其形状记忆效应会驱动SMP粘附脱粘。表面粗糙度越大,橡胶态的弱粘附越弱,解决了粗糙表面的“调控矛盾”问题。该工作为设计能适应更多表面情况的超强可调智能粘附奠定了基础,有望拓展智能粘附在高负载的机械抓手、高空作业机器人等领域的应用。