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这种险些什么都能粘的质料,终于实现量产了

2020-06-30 12:00:00

 

文章来源 | 乔治亚理工学院

翻译 | 曾欣欣

审校 | 董子晨曦

沈阳股票配资开户为什么壁虎能爬上摩天大楼?由于它们的脚趾险些能粘住任何工具。工程师们早已知道壁虎脚粘性的秘密,并模仿这一功效制造了能抓取和开释物体的橡胶条状质料。但到目前为止,他们没有实现大范围生产这类质料,以及投入一样平常应用。

沈阳股票配资开户受壁虎脚的启发,乔治亚理工学院的研究职员在一项新的研究中发表了一种制作粘合质料的要领,该要领比已有的要领越发经济,可以实现批量生产。它大概可以用于制造多功效的抓手,应用于制造业和家用。

这种具有壁虎脚附着力的聚合物,用于制造用途极为遍及的抓手,纵然是同一条装配线生产的抓手,也可以拾取截然差别的物体。它们可以同时粘在墙上和画上,很容易悬挂物体。具有壁虎附着力的吸尘器呆板人,有朝一日或可以爬上高层修建,清洁外墙。

沈阳股票配资开户该研究的主要研究职员、佐治亚理工学院的助理教授Michael Varenberg说:“除了特氟隆(具有润滑作用)之类的工具,它什么都能粘。这在制造业中是一个上风,由于我们不必为差别的物体外貌,准备差别的抓握工具。这种受壁虎启发研发出的粘合剂,可以举起盒子等扁平物体,也能拿起鸡蛋和蔬菜之类的弯曲物体。”

沈阳股票配资开户目前,装配线上的抓具比方磁铁和吸盘,都只能举起一定范围内的物体。基于壁虎脚趾外貌做成的抓具是干燥的,不含胶水或粘胶,可以替换多种抓具或者弥补其他抓持工具的空缺。

这一质料的粘附力来自几百微米巨细的突起,看起来就像一片短而松软的壁,它们在质料的外貌呈相互平行分列。目前,模塑技能能制造出了中等范围的粘附壁,要领是将原料倒入模板,让它们混归并产生反应,形成一种柔韧的聚合物,然后就将它从模具中取出,但这种要领并不方便。Varenberg说:“模塑技能是一种昂贵又耗时的历程。质料在脱模时会出现一些问题,影响粘附外貌的质量。”

沈阳股票配资开户研究职员的新要领是将质料倾倒在一个平滑的外貌上,当聚合物部门凝固后,将一排排实验室刀片插入其中。质料在刀片周围会稍稍溢出,当拉出刀片后,会留下微米级的缺口,而这些缺口会被粘附壁困绕。这一研究发表于ACS Applied Materials&Interfaces。虽然新要领比模塑技能更容易,但其开发历程也花费了一年的时间,包括浸入质料、拉出成型以及在电镜下重新调解质料庞大的细节。

沈阳股票配资开户Varenberg说:“要控制的参数许多:液体的粘度和温度;撤出刀片的时间、速率和间隔。我们需要使固化的聚合物具有足够的可塑性,能沿着刮刀壁向上拉伸。同时质料的刚性不能过高,这会导致粘附壁扯破。”生产的质料在微米级甚至在纳米级上也具有良好的形态,虽然模塑技能制成质料通常更精准,但不必刻意寻求完善。用新要领制成的质料效果很好,而且结实耐用。

沈阳股票配资开户“许多研究员认为这种模拟壁虎粘附力的质料只能在洁净的情况和装备,才能举行展示。但是,我们的质料在正常情况下就能正常事情。它简朴又耐用,在工业和家用中具有良好的应用潜力。”Varenberg表示,他主攻自然的外貌质料,并通过模仿它们的优点来制造人造质料。

研究职员发明壁虎的脚趾上有隆起,因此一些人认为它们的脚是靠吸力或是依赖某种情势的皮肤来抓握和粘附物体的。但是电子显微镜展现出其中更深层的结构——刮刀状刚毛原纤维从这些脊突中伸出几十微米。这些纤丝与低至纳米量级的外貌结构充实打仗,两者原子间较弱的吸引力会大幅叠加,形成了整体牢固的附着力。

工程师们开发出了成排相互笼罩的质料替换纤毛,产生粘附效果。一种常见的形状是质料的外貌看起来像数百个微米巨细的蘑菇群;另一种则是像上述研究中的质料,外貌出现为一排排短壁状结构。

“蘑菇情势质料打仗一个外貌后能直接粘附,但并不方便分散,需要施加很大的气力,”Varenberg说,“壁状情势的质料使用时只需要较小的剪切力,类似拖动或轻抓来产生粘附,但它使用起来很容易,也容易与物体分散。”

Varenberg等人制作了U型和V型的粘附壁,使用的质料是聚苯乙烯硅氧烷(PVS)和聚氨酯(PU)。用PVS制造的V型效果最好,但是PU制造的质料适合工业应用。因此,Vanenberg等人正致力于实现利用PU质料,制造V型壁虎抓握结构。

原文链接:

https://phys.org/news/2020-05-surfaces-gecko-feet-easily-mass-produced.html

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