韩明杰 彭志龙 姚 寅 张 博 陈少华

*(北京理工大学先进结构技术研究院,北京 100081)

†(北京理工大学轻量化多功能复合材料与结构北京市重点实验室,北京 100081)

引言

界面普遍存在于各种材料、结构和器件中,界面的力学性能直接影响着整体机构或装备的服役寿命和性能[1-2].界面黏附作为界面力学的前沿领域,由于在诸多领域的重要应用一直吸引着研究人员的广泛兴趣.例如,在军民领域均有迫切需求的新型攀爬装置、微/纳机电系统、柔性电子及生物医学领域等.界面黏附性能的调控是实现上述领域的关键.因此,如何实现界面强黏附和易脱黏交替的可逆黏附功能,进而设计出具有可逆黏附性质的功能化表面一直是学术界和工业界普遍关注的关键科学问题.

事实上,自然界一类爬行生物超强的黏附爬行能力很早就吸引了研究人员的广泛关注[3],例如壁虎、蜘蛛、蚂蚁、竹节虫等.该类生物不仅具有超强的黏附能力,而且能从墙壁上随意脱黏,其天然的可逆黏附功能为科研人员研究界面黏附性能的调控提供了绝妙创新灵感.该类生物超强的黏附能力主要依赖于其精细黏附系统结构,黏附系统按照与物体表面接触情况可分为两类[4]:一类是毛发状结构,例如壁虎、蜘蛛等脚掌具有多分级多纤维状绒毛;一类为表面光滑结构,例如蚱蜢、竹节虫等脚掌为光滑表面.为了揭示壁虎等生物的黏附机理,研究人员开展了大量的实验[3,5-7]、理……