清華機(jī)械系摩擦實(shí)驗(yàn)室田煜課題組在真空仿生黏附研究中取得新成果

清華新聞網(wǎng)4月12日電 古希臘哲學(xué)家亞里士多德在《動(dòng)物的歷史》一書(shū)中對(duì)壁虎卓越的攀爬能力進(jìn)行了描述。近年研究發(fā)現(xiàn)壁虎的攀爬能力主要源于腳掌多等級(jí)剛毛結(jié)構(gòu)與壁面間的范德華力作用，通過(guò)腳趾卷入和卷出可以控制強(qiáng)黏附和易脫附。由于范德華力在自然界中普遍存在，仿壁虎干黏附表面不但可用于大氣環(huán)境下的爬壁機(jī)器人、夾持器等，還可以拓展到空間環(huán)境的應(yīng)用，如宇航員手套、空間垃圾回收、空間駐留平臺(tái)維護(hù)機(jī)器人等。

(a) 壁虎及腳掌剛毛；（b）航天器外表巡查機(jī)器人概念圖（紅色圓圈內(nèi)）；（c）真空下仿生表面黏附力隨剪切的變化；（d）用氣球展示真空環(huán)境的黏附表面夾持器晶元轉(zhuǎn)移。

目前，仿生黏附表面主要用刻蝕-澆鑄和氣相生長(zhǎng)法，操作復(fù)雜、成本高。清華大學(xué)機(jī)械系摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室田煜教授課題組與李勇教授課題組合作提出基于超精密金剛石切削來(lái)加工仿壁虎表面模具，通過(guò)簡(jiǎn)單脫模制備了性能優(yōu)良的楔形陣列仿壁虎表面?；谠撔ㄐ畏卤诨⒈砻嬷谱鞯膴A持機(jī)構(gòu)成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣/真空中晶元的拾取、轉(zhuǎn)移和釋放。研究提出了一種綠色、可靠、高性?xún)r(jià)比的制備仿壁虎干黏附功能表面的方法，有望促進(jìn)仿壁虎表面在爬壁機(jī)器人黏附足、真空夾持器以及空間黏附器件等方面的應(yīng)用。

研究成果于4月7日以《使用超精密金剛石切削技術(shù)制備仿壁虎可控黏/脫附表面》（“Controllable Anisotropic Dry Adhesion in Vacuum: Gecko Inspired Wedged Surface Fabricated with Ultraprecision Diamond Cutting”）為題發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。本文通訊作者為清華大學(xué)機(jī)械系田煜教授，第一作者為機(jī)械系2012級(jí)博士生陶大帥，上文提到的李勇教授為本文的共同作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51323006、51425502）、北京市自然基金（3131003）的資助。

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http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201606576

供稿：機(jī)械系 編輯：華山