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博鱼官方下载西南交大团队开发智能粘附材料能快速切换粘附性可用于

  智能粘附材料在自动化拾取、转移印刷技术、软体爬行机器人等领域中有着非常重要的作用。目前报道过的智能粘附材料的粘附性切换方式主要是通过温度、光照、电压或者外加载荷来改变粘附材料的表面形貌和材料性质。然而,响应时间长、粘附性调节能力弱、应用范围小等不利因素限制了智能粘附材料的广泛应用。相比较而言,磁场驱动的智能粘附材料具有响应速度快、调节能力强、应用范围广等诸多优势。

  近期,西南交通大学的李翔宇教授课题组和师明星教授科研团队合作开发了一款具有快速切换粘附性的智能粘附材料。这种智能粘附材料通过外加磁场驱动,改变智能粘附材料的表面形貌,不仅能够实现对目标物体的选择性拾取,而且还能够对拾取起的目标物体进行释放。同时,响应时间远远小于温度和光照等驱动方式。该成果发表在国际期刊 Advanced Materials 上 [ 1 ] 。

  西南交通大学力学与航空航天学院的博士研究生赵晋生作为论文的第一作者向我们详细地介绍了这种智能粘附材料的工作机理。在选择性拾取过程中,通过外加磁场驱动改变智能粘附材料的表面形貌,打开或者关闭智能粘附材料的粘附性,从而实现对目标物体的选择性拾取;在拾取与放置过程中,首先打开智能粘附材料的粘附性,将目标物体拾取起来,当把拾取的物体转移到目标位置后,再施加磁场,智能粘附材料的形貌发生改变,并且在粘附界面形成初始裂纹,从而大幅度降低智能粘附材料的粘附性,将拾取物体释放。此外,该智能粘附材料不仅适用于干粘附情况,还适用于湿粘附情况,这也显示该智能粘附材料对于拾取储存在液体中的物体具有巨大的应用前景。

  赵晋生博士说,希望在将来的研究工作中,将这种智能粘附材料开发应用于空间站。如果开发一种能实现可控粘附和释放的手套或鞋子,在空间站外面工作时宇航员就能更加自由和便捷。例如在迈步的时候关闭粘附,在不迈步的时候打开粘附,以便固定地站在原地。

  在论文的应用展示部分,该智能粘附材料可以应用于对电子芯片的拾取与放置,也可以应用于在生物医疗实验室内对试剂瓶的拾取与放置。同时,还展示了将置于水中的硅片进行拾取与放置操作。

  赵晋生博士还表示,该工作的成功受益于学校和学院对力学等基础学科的大力支持。与此同时,李翔宇教授课题组在接触和断裂力学等领域取得过多项科研成果前提下,注重在理论研究的前提下开展基础学科与应用学科的交叉融合,在智能拾取与放置等领域取得的阶段性科研成果。该工作也得到了师明星教授科研团队在样品制备方面提供宝贵的经验,样品的制备也是该工作最大的难点之一。

  赵晋生博士向我们介绍,这种蘑菇状结构材料在二十一世纪初期就有报道,由于其超强的粘附性,这种结构一直受到学术界的追捧和研究。目前,使用最广泛的制备方法是采用 SOI 或者双层光刻胶制备得到蘑菇状结构的反模,再进行倒模得到蘑菇状结构材料。然而,这两种方法不仅成本昂贵,而且结构尺寸有所受限,并不适用于大规模的生产加工。

  此外,文献报道的双光子聚合 3D 打印技术也可以得到精度在微米级别的蘑菇状结构材料,但是这种方法也受限于成本昂贵。因此,赵晋生博士历时 3 年,博鱼官方下载独立开发出一种全新的制备方法,能够大规模的生产和加工形状各异的蘑菇状结构材料。该方法获得了四项授权发明专利和三项授权实用新型专利,赵晋生博士均为第一发明人。

  最后,赵晋生博士表示还要感谢帮助过他们的老师、同学和朋友,感谢国家自然科学基金和西南交通大学扬华计划的资助和支持。博鱼综合全站app下载

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