深圳先进院研发高性能仿壁虎干胶 实现7倍于壁虎脚掌粘附力的超强粘附力

本报讯（记者刘肖勇蔡敏霞通讯员丁宁宁黄兆岭）近日记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该院生物医学与健康工程研究所吴天准研究员团队开发了一种“青出于蓝而胜于蓝”的仿生微纳结构材料，该材料以低成本、可拉伸乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）高分子共聚物为衬底，利用微加工的微型蘑菇状阵列，实现了7倍于壁虎脚掌粘附力的超强粘附力，法向粘附强度可达70N/cm2，并可反复多次使用。同时，该材料还可贴附在各种曲面上，变身自清洁薄膜，实现对油和水的150°以上接触角。相关研究成果以Reusabledryadhesivesbasedonethylenevinylacetatecopolymerwithstrongadhesion为题，作为封面论文发表在Wiley旗下AppliedPolymerScience(10.1002/app.47296)上。该工作的前期成果先后入选IEEENMDC2015国际会议的“最佳论文”及中国微米纳米技术学术年会的“优秀口头报告奖”。

现实生活中壁虎的神奇游墙功，自古以来引起了人们极大的兴趣。然而直到2000年，才由美国科学家首次证实其神奇的粘附力主要来自于壁虎脚掌极微细的刚毛与壁面之间的分子吸引力（范德华力）。科学家由此大开脑洞，用碳纳米管、高分子等材料模仿其微米纳米结构，开发了各种仿生干胶，并在各种暂时或反复粘附的应用中显示出巨大的优势，包括伤口敷料、精密工程、机器人、可穿戴健康监测等等。但由于当前仿生干胶存在着粘附性不高、易污染、易失效和加工成本高昂等问题，没有得到广泛应用。

研究团队摒弃了单纯模仿壁虎刚毛的思路，采用微加工的蘑菇型结构，蘑菇型的顶部薄层不仅可显著增加柔性贴合面积，而且具备超疏水、超疏油的自清洁特性。此外，引入了可拉伸的EVA高分子材料，系统研究了这种新材料对于粘附力增强的力学模型和实验，研究了微结构尺寸、表面能等对于粘附性能影响，经不断优化，这种新型干胶展现了高粘附、自清洁、可拉伸的优异性能。基于团队自主开发的软复制工艺，使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为高结构保真度的中间模板，将较为昂贵的硅片或光刻胶的精细微结构，精确地转移到成千上万个廉价塑料材料上，从而大幅降低成本。

作为团队的领导者，吴天准长期从事微机电系统(MEMS)的创新工艺、材料和器件研究，是该领域顶尖会议IEEEMEMS2019/2020的技术委员会中仅有的两名中国大陆委员之一。近年来其领导的团队致力于MEMS与仿生系统的整合研究和应用，如模仿并超越荷叶疏水效果的超疏液表面，模仿沙漠甲虫的亲疏水阵列开发自组装涂层，模仿猪笼草瓶口的超滑表面及新颖的液体/微珠高通量操控技术，以及模仿视网膜功能的人工视网膜神经假体。

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