自然界中壁虎的超强粘附特性,为干性粘合剂的仿生设计与制作提供了极好的范例和启示,其脚毛的分级层次结构,特别是其微米级刚毛/纳米级绒毛的高深宽比微纳层次结构,是保证壁虎毛既产生巨大粘附力又适应不同表面形貌的关键。为此,本项目提出开展微纳层次结构的仿壁虎毛参数优化设计与制作新工艺的探索性研究,为仿壁虎毛优化设计及制作工艺提供了新理论、新方法和新工具。主要研究内容和成果包括 1)提出一种自底向上的几何特征参数优化设计方法,并依据仿壁虎毛的各种设计目标建立了相应的约束模型。 2)进行了仿壁虎毛的多目标多参数寻优求解,并将优化结果同观测数据进行了对比分析。 3)提出一种基于毛细力刻蚀与拉模成型相结合的高深宽比微纳层次结构仿壁虎毛制造新工艺。 4)解决了毛细力刻蚀与拉模成型制造工艺中的数个关键技术问题。 5)采用基于SU-8胶与硅复合模具的微模塑成型工艺制作出了双层仿壁虎毛纤维阵列。 6)对所制得的单层及双层仿壁虎毛纤维阵列进行了疏水性与粘附性测试。 7)提出一种基于红外反射谱的高深宽比微纳结构光学测量方法。
英文主题词micro/nano fabrication; bionic design; hierarchical structure; high aspect ratio; gecko adhesion