罗 剑, 王杰娟, 于小红, 周雯雯

航天工程大学, 北京 102206

0 引 言

受自然界中壁虎能轻易攀附在光滑的墙壁的启发，国内外对壁虎附着机制和壁虎刚毛结构特征开展了深入研究.美国AUTUMN等[1]于2000年在《Nature》上发表的论文指出，壁虎的粘着力是由脚底绒毛与物体表面分子之间产生的范德瓦尔斯力(van der Waals forces)累积而成的.范德瓦尔斯力是中性分子彼此距离非常近时，产生的一种微弱引力.壁虎趾面上有一系列排列整齐的皮瓣，皮瓣宽约400～600 μm，皮瓣上是倾角近似一致的刚毛阵列，每根刚毛直径5 μm，长约100 μm，刚毛末端又分岔为100～1 000根绒毛，每根绒毛的半径大约在0.2～0.4 μm之间，这些微细的毛发与接触面之间产生的“范德瓦尔斯力”形成了惊人的吸附力.相对于其他粘着机理(如真空吸附、静电吸附和化学吸附等)具备明显优势.真空吸附对卫星表面粗糙度要求高，且太空环境没有气体能够形成压力；静电吸附要求接触面具有导电性，且静电力较小，较难吸附；化学粘附粘胶容易挥发、固化，在太空环境中难以实现[2].壁虎具有粘附力大、对接触面的形貌和材质适应性强、不会对物体表面造成损伤、自洁、稳定等优点，是一种干性吸附，非常适合应用于微机器人的粘附爬行机构中.其粘着机理对航天机器人脚掌的研制和开发具有重要启发意义.目前制作仿壁虎刚毛阵列的一些材料在航天领域的应用较为广泛，在参考文献[3]中指出，仿壁虎刚毛材料有硅橡胶、聚亚胺酯、多壁碳纳米管、聚酯……