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德国:研发出超疏液仿生纤维粘合材料

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科技日报记者 李山

近日,德国马克斯·普朗克智能系统钻研所科学家研发出一种仿生纤维粘合材料,在维持粘合机能的同时具有超疏液性,未来有望在临盆生活中广泛用于各类被液体覆盖的外面。

壁虎脚垫上具有微米或纳米级的微纤毛阵列,顶端还有绒毛分叉,使它们能够轻松地在玻璃和墙壁等各类外面上攀爬。这种出色的附着能力基于分子间感化力等道理。近十多年来,在此根基上仿生模拟研发出的纤维粘合系统获得成长,但有个问题不停没办理,即打仗界面假如有液体,就会影响粘合机能。现在,德国科学家经由过程蘑菇状的纤维设计办理了这一难题。

仿生纤维粘合材料在粘合中使用的是分子间感化力(又称范德华力)。仿生纤维外面和物体外面要达到靠近分子级其余打仗,两者之间才能孕育发生足够的范德华力,维持粘接机能。假如打仗界面有液体,例如油,由于外面张力低,油可以迅速润湿外面,平日会漫衍在纤维细毛上和细毛之间,使它们聚在一路并掉去粘协力。

马克斯·普朗克智能系统钻研所的维勒·利马泰宁博士和梅丁·西蒂教授等人针对性地研发出一种具有超疏液性的仿生纤维粘合材料。利马泰宁博士先容说:“我们开拓出特殊的蘑菇形绒毛布局,这样的材料不仅可以排斥水,而且可以有效地排斥任何液体,包括油,并且始终维持粘协力”。

纤维尖真个风雅设计是这种材料可以抗油的关键。在材料制造历程中,科学家应用了双光子激光光刻技巧。利马泰宁博士解释说:“纵然在外面张力异常低的环境下,纤维尖真个T形悬垂(类似蘑菇)也可以支撑住液体,这是实现超疏液性的缘故原由。”纤维尖端这一T形悬垂的高度约为40微米,帽的直径约为28微米,帽下方最小直径约为10微米。这样的布局使得液体漫衍到纤维尖端时,因为外面张力具有向上的分量,可以防止液体在两根纤维之间滑落。

该钻研结合了蘑菇形纤维阵列的有效粘附道理和基于双凹角纤维尖端几何外形的疏液性,使纤维尖端外面维持滑腻,以得到很高的干附出力,并且不涉及外面化学修饰,具有弹性和可拉伸性。西蒂教授弥补说:“受壁虎启迪的纤维粘合材料现在能够粘附到任何湿润的外面上而不会丧掉粘协力。例如,攀爬机械人将能够应用这种粘合材料来攀爬湿玻璃板。工业利用上,涂有这种材料的机械人手,可以捉住任何被液体覆盖的物体,然后再放下。”

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