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题名碳纳米管阵列仿生黏附受静电作用影响的研究进展
被引量：2
- 1
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作者
孙成祥
李阳
徐迟
陆明月
戴振东
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机构
南京航空航天大学航天学院
江苏省仿生功能材料重点实验室
南京航空航天大学机电学院
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出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第19期19050-19060,共11页
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基金
国家自然科学基金(51705247,51435008)
南京航空航天大学研究生创新基地开放基金项目(kfjj20181501)
中国博士后科学基金(2020M671474)。
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文摘
生物进化赋予了壁虎在各种表面上出色的黏附运动能力。受壁虎脚掌的微/纳黏附结构启发研制的仿生黏附材料,其黏附强度已优于壁虎。但壁虎脚掌的其他综合性能,如自清洁性、黏附可控性、可重复性等,仿生黏附材料还不具备,或者差距很大。本文对壁虎脚掌的黏附机制进行了深入分析,为提升仿生黏附材料性能指出方向。近期研究表明,壁虎黏附过程存在接触/摩擦电现象。通过对接触/摩擦电和黏附力的同步测定,发现壁虎黏附性能得益于范德华力并受静电力作用的影响。这一新的作用机制有助于理解仿生黏附材料性能局限的机理,指导其黏附性能的改进。在对不同材料接触电效应的研究中,静电作用对材料间相互作用力的影响也越来越多地被发现并量化分析,这些研究成果为仿生黏附材料黏附过程中静电作用的量化分析奠定了理论基础。碳纳米管仿生黏附材料具有优异的力学、电学性质,其接触电效应已得到验证并进行多样化的应用研究,这些研究成果为分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料的影响规律提供实验参考。此外,基于接触电能量转换特性的纳米摩擦发电机(TENG)已成功应用于能量收集,TENG的快速发展为研究接触电的原理和特性提供了实验平台。本文首先对壁虎黏附机制的近期研究进行梳理,总结范德华力、静电力等作用机制对壁虎黏附的影响规律;结合接触电的近期研究进展,总结静电作用对黏附力的影响规律;系统归纳碳纳米管的黏附性能和接触电现象的研究结果,讨论接触电效应对碳纳米管仿生黏附材料黏附性能的影响;最后结合相关的研究,建立初步模型分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料黏附力的影响。本文期望从静电作用的角度出发,为仿生黏附材料的性能优化提供新的研究思路。
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关键词
壁虎黏附
黏附机制
接触电效应
碳纳米管阵列
仿生黏附材料
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Keywords
gecko adhesion
adhesion mechanism
contact electrification
carbon nanotube arrays
bionic adhesive material
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名仿生壁虎微纳米黏附阵列的空间应用
被引量：1
- 2
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作者
陈罗婧
傅丹膺
袁春柱
李阳
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机构
航天东方红卫星公司
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出处
《航天器环境工程》
2013年第6期616-622,共7页
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文摘
采用仿生壁虎微纳米黏附阵列作为在轨服务时的捕获载荷,可为在轨对接提供一种新型模式。文章介绍了在轨对接技术的研究现状,重点介绍了仿生壁虎微纳米黏附阵列的作用原理及研究动态,并分析了其空间应用领域,以及需要突破的关键技术。
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关键词
壁虎黏附
微纳米阵列
在轨服务
空间应用
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Keywords
gecko adhesion
micro/nano-array
on-orbit servicing
space application
gecko adhesion
micro/nano-array
on-orbit servicing
space application
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分类号
V45
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名空间机器人的研究与仿壁虎机器人关键技术
被引量：11
- 3
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作者
戴振东
彭福军
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机构
南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所
上海宇航系统工程研究所
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出处
《科学通报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第32期3114-3124,共11页
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基金
国家自然科学基金重点项目(51435008)资助
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文摘
简要回顾了国内外空间机器人的应用需求、结构性能和未来发展,提出空间机器人面临的科学问题和关键技术.空间机器人可分为机械臂系统、带陪护功能的机器人和检测服务机器人,特别关注基于范德华力机制,有望实现微重力下在空间站表面实现仿生壁虎机器人及干黏附的进展和关键技术.机械臂系统应特别关注满足高刚度结构轻量化需求的新材料、新设计和新制造技术、机械臂-作业对象-空间站多体系统动力学、真空-微重力-高低温-宇宙辐射特殊环境下机械臂运动系统的润滑技术等问题.带陪护功能的机器人需要研究在密闭、狭小、失重环境下,航天员生理、心理和行为的变化规律及其机器人构型、陪护效果和辅助作业的要求和解决方案,研究陪护需要的高级人工智能技术,从语音识别、表情识别到自然语义理解等交叉学科的问题.检测维护机器人的关键是发展高低温、空间辐射、真空及微重力下实现固体间的稳定接触技术、干黏附微纳米有序刚毛阵列的制造技术和基于干黏附的机器人设计和运动规划技术.
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关键词
空间机器人
在轨服务
干黏附
仿壁虎黏附
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Keywords
space robots, in-orbit servicing, dry adhesive, gecko-inspired adhesive
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名聚氨酯蘑菇状仿生微纤维的混合黏附破坏分析
- 4
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作者
鲁雯雨
宁志华
彭焘
陈海燕
金延
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机构
暨南大学力学与建筑工程学院
沈阳市建设工程质量监督站
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出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期248-254,共7页
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基金
广东省普通高校重点专项(2020ZDZX2044)。
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文摘
在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间的界面黏附行为进行研究。运用压缩+剪切、剪切加载、拉伸+剪切分别模拟壁虎足部的附着、滑移及分离等爬行动作,探讨壁虎爬行过程中的黏附破坏机理。结果表明,在剪切加载、拉伸+剪切混合加载下,界面均发生法向和切向的混合黏附破坏;在压缩+剪切混合加载下,界面发生切向脱黏或混合黏附破坏取决于压缩载荷的大小。法向载荷通过改变微纤维与基体的接触面积来实现对切向黏附承载力的调控。斜向加载下界面的黏附承载力与载荷倾角有关,对于所选用的聚氨酯蘑菇状仿生微纤维,当斜向压力的倾角小于52°时,界面的切向黏附承载力随着斜向压力倾角的增大而增大;最优的斜向拉力方向为17°,沿该方向可用最小的拉力实现界面的脱黏。
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关键词
壁虎仿生黏附
聚氨酯(PU)蘑菇状微纤维
黏附机制
混合黏附破坏
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Keywords
gecko bionic adhesion
polyurethane mushroom-shaped microfibers
adhesion mechanism
mixed-mode adhesion failure
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分类号
Q692
[生物学—生物物理学]
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