美國研究人員製成納米粘合材料 類似壁虎腳底

2021-01-17 8264戶外

  北京時間6月20日消息,據國外媒體報導,仿照可在牆壁和天花板之間自由爬行的壁虎設計出新材料,長期以來一直是材料科學家的目標。美國萊塞拉爾理工學院和亞克朗大學的研究人員在這條仿生學的正確研究方向上已經邁出了重要的一步,他們研製出了一種「壁虎膠帶」合成材料,粘合力度是壁虎腳的4倍。

  研究人員在這種合成材料的表面覆蓋上了碳納米管毛髮。這種納米管具有壁虎「腳墊」上數千個微小毛髮那樣的功能,這種「腳墊」使得壁虎腳與它接觸的任何表面都不會完全粘合在一起,從而使得壁虎僅僅依靠移動腳步就能和牆壁輕易分開。

  研究人員首次研製出了一種標準的可以反覆粘合併分開的柔軟貼片,這種貼片的屬性要比自然的壁虎腳還要好。他們用這種材料製造出一種粘合膠帶,這種膠帶的用途很廣,可以用來粘合很多種類的板面,其中就包括特氟隆。普利克爾·阿加延(Pulickel Ajayan)是萊塞拉爾理工學院材料科學和工程學院的教授,慈立傑(Lijie Ci)是阿加延實驗室的一名博士後研究生,在亞克朗大學合成材料學教授阿里·蒂諾瓦拉(Ali Dhinojwala)和該大學研究生葛列慧(Liehui Ge)和薩尼·塞西(Sunny Sethi)的幫助下,他們最終研製出了這種新型粘合材料。

  阿加延說:「曾有人試圖使用碳納米管膠片和其它纖維結構作為高粘合度表面並以此模仿壁虎腳的功能,然而真正成功研製出可以像壁虎腳那樣粘離自如材料的卻很少。而我們則向世人展示了用微小的納米管做成的貼片對於這種成功模仿了壁虎腳那種功能的獨特材料的關鍵作用。這種納米管還必須要滿足一定的條件才能被使用,它要有合適的維度結構,質地還要柔軟。

  蒂諾瓦拉說:「壁虎給了我們研製這種壁虎膠帶聚合材料的靈感,這種膠帶不同於你在工具零件商店看到的任何粘合材料。它運用了範德瓦耳斯相互作用原理,這種相互作用可以把液體和固體牢牢的聚合在一起,不使用任何膠水就可以粘合很多種類的板面。」

  這種材料具有很多用途,其中它可以被用來為爬牆機器人設計腳,還能作為乾燥的雙面膠粘劑用在電子裝置和外層空間中,由於真空一般的膠粘劑在外層空間都無法使用。這項研究由美國科學基金會資助,研究報告刊登在6月18日至22日這一期的《美國科學院學報》上。

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