中文摘要：

首先从宏观及微观尺度开展了壁虎、蚱蜢等生物黏附的仿生研究。宏观尺度方面建立了各向同性、横观各向同性及各向异性材料的广义黏附接触模型，分析了壁虎、蚱蜢等黏附组织宏观各向异性在黏附中的作用，发现材料各向异性造成外力方向控制界面黏附强度的现象，揭示了生物黏附与脱黏的宏观交替机制；壁虎、蝉等生物黏附组织的另一个宏观表现为梯度材料特性，建立了二维及三维梯度材料的黏附接触模型，得到了严格的封闭解析解，并分析了梯度变化指数及梯度变化率对界面黏附的影响。在微观尺度方面壁虎、蜘蛛等生物黏附组织具有微纳米多纤维表面，理论及数值分析了弹性、黏弹性纤维黏附的尺寸效应，实验制备了纳米纤维阵列表面，并测量了表面侵润性及摩擦性能，结果显示纳米纤维表面相对光滑表面具有超疏水性，纤维表面的摩擦力与真实接触面积呈线性关系；另外亦开展了湿黏附接触研究，分析了接触体形状、环境湿度等对毛细力的影响。针对生物分子的黏附，利用分子动力学模拟了生物分子黏附于基底而发生方向重新排列的现象，揭示了生物分子通过改变黏附面大小感应环境信号的机制。该项目的研究为先进黏附材料、仿生爬壁机器人及生物黏附敏感器的设计提供了必要的理论基础。