壁虎仿生材料 ppt课件
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壁虎仿生材料
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2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
自组织微纳米 孔膜铸造法
02
以具有大高宽比孔阵列的 膜为主模板，如氧化铝膜和聚 碳酸酯膜： 铝膜上的孔径是纳米级，具有 很高的深宽比，但得到的阵列 绒毛易于纠结； 聚碳酸酯膜上的孔径较大，深 宽比较小，但是这些孔的倾角 及间隔都是随机的，很难得到 间隔均匀、方向一致的绒毛阵 列。[3]
[3]SITH M． High aspect ratio polymer miero／nano-strueture manufacturing using nanoembossing，nano-molding and directed self-assembly[C], IEEE, Advanced Mechatronies Conferenee, Kobe, Japan, 2003: 886-890
Kellar Autumn等人利用MEMS技术制造的高精度二维压阻悬臂梁测量了壁虎单根刚毛的粘附 力，最大值为194+25 uN 。所有刚毛同时粘附并达到最大值时，壁虎的脚掌可产生约1300 N 的粘附力。[1]
1.2壁虎的脱离机制
壁虎在竖直的墙壁上能 以1m／s的速度快速爬 行，在没有任何测量到 外拉力的条件下，刚毛 在15 ms内能轻松脱离 基底。那么爬行中迅速 的脱离是怎样实现的呢?
他们使用两种不同的疏水性聚合物(硅树脂橡胶和聚酯树脂)制造了仿壁 虎的绒毛结构，并测量其与AFM探针间的粘附力，发现47％~63％ 的粘附力都是由范德华力提供的。在这几种主要证据的支持下，范 德华力被普遍认为是壁虎实现粘附的主要机理。[1]
本模板的所有素材和逻辑 图表，均可自由编辑替换 和移动。
统编版一年级语文下册21小壁虎借尾巴课件(共41张PPT)
21 小壁虎借尾巴
人教版小学语文一年级下册
小壁虎，墙上爬，四条腿，长尾巴，苍蝇蚊子都怕它，见到立刻逃走啦！
21 小壁虎借尾巴
壁虎是蜥蜴的一种，又称守宫。在温暖的地区、丛林、沙漠都有散布。它的脚趾有吸盘，能够在光滑的墙壁、天花板、甚至玻璃上爬行自如，有“飞檐走壁”的特技。
1.听清每个字的读音，不认识的字词可以跟读。 2.思考：听了这个故事，你知道了什么？
甩
赶
房
傻
转
甩开
赶走
房子
傻瓜
转身
墙
拨
您
赶
傻
壁
蚊
转
咬
断
房
甩
小壁虎捉蚊子
姐
我会写
jiě
条
爬
您
草
捉
zhuō
房
tiáo
pá
nín
fáng
cǎo
条
您
房
草
姐
捉
爬
爬
我会写
房
pá
fáng
捉
姐
zhuō
jiě
书写要点： 左窄右宽，左高右低。最后一笔捺写得舒展。
壁
bì
壁虎
墙
qiáng
蚊
wén
咬
yǎo
断
duàn
您
nín
墙壁
蚊子
咬断
断开
您好
拨
bō
拨水
甩
shuǎi
赶
gǎn
房
fáng
傻
shǎ
转
zhuǎn
甩开
赶走
房子
傻瓜
转身
我 会 认
人教版小学语文一年级下册
小壁虎，墙上爬，四条腿，长尾巴，苍蝇蚊子都怕它，见到立刻逃走啦！
21 小壁虎借尾巴
壁虎是蜥蜴的一种，又称守宫。在温暖的地区、丛林、沙漠都有散布。它的脚趾有吸盘，能够在光滑的墙壁、天花板、甚至玻璃上爬行自如，有“飞檐走壁”的特技。
1.听清每个字的读音，不认识的字词可以跟读。 2.思考：听了这个故事，你知道了什么？
甩
赶
房
傻
转
甩开
赶走
房子
傻瓜
转身
墙
拨
您
赶
傻
壁
蚊
转
咬
断
房
甩
小壁虎捉蚊子
姐
我会写
jiě
条
爬
您
草
捉
zhuō
房
tiáo
pá
nín
fáng
cǎo
条
您
房
草
姐
捉
爬
爬
我会写
房
pá
fáng
捉
姐
zhuō
jiě
书写要点： 左窄右宽，左高右低。最后一笔捺写得舒展。
壁
bì
壁虎
墙
qiáng
蚊
wén
咬
yǎo
断
duàn
您
nín
墙壁
蚊子
咬断
断开
您好
拨
bō
拨水
甩
shuǎi
赶
gǎn
房
fáng
傻
shǎ
转
zhuǎn
甩开
赶走
房子
傻瓜
转身
我 会 认
仿生学实例
仿生学实例(仿生壁虎)乌贼和鱼雷诱饵乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。
潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。
鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。
正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，最终使潜艇得以逃脱。
蜘蛛和装甲生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。
受此启发，英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。
用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。
长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。
按一般分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌入大脑，使血压更加增高，那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。
但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管，限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。
这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，也能对血管产生相应的压力，这比长颈鹿的厚皮更高明。
鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。
潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
蝴蝶和卫星控温系统遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达200摄氏度；而在阴影区域，卫星温度会下降至零下200摄氏度左右，这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。
后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。
《壁虎仿生材料》PPT课件
1.1壁虎的吸附机制
01
粘液说？
壁虎的脚底根本不存在腺体
02
吸盘说？
壁虎放在玻璃罩子里，然后把玻璃 罩里的空气抽走，结果壁虎仍然可 以爬上垂直的玻璃
03
静电说？
使用x射线轰击靶材消除静电 引力后，在离子化的条件下刚 毛仍然能够实现粘附。
·
04
范德华力?！
1.1壁虎的吸附机制
范德华力?！
假设为范德华力：壁虎脚部的粘附力随着所接触基底的表面能的增 加而增加，Kellar Autumn等人利用单根刚毛的粘附力，使用JKR模
2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.1仿壁虎粘附阵列的设计
仿壁虎粘附阵列的设计应使其具有较强的粘附力、可控制脱离、能适 应不同粗糙度的表面、自洁性和耐久性。
Gaurav J Shah等人将 壁虎的层状阵列简化为 图所示的模型，其中 L为nm级绒毛的长度； a为绒毛半径； w为绒毛间距； θ为绒毛倾角。
型对抹刀形顶端的半径进行了近似估计，结果为0．13~0．16 um， 与实验测量值很接近。
他们使用两种不同的疏水性聚合物(硅树脂橡胶和聚酯树脂)制造了仿壁
虎的绒毛结构，并测量其与AFM探针间的粘附力，发现47％~63％ 的粘附力都是由范德华力提供的。在这几种主要证据的支持下，范
德华力被普遍认为是壁虎实现粘附的主要机理。[1]
本模板的所有素材和逻辑 图表，均可自由编辑替换 和移动。
1.1壁虎的吸附机制
Kellar Autumn等人利用MEMS技术制造的高精度二维压阻悬臂梁测量了壁虎单根刚毛的粘附 力，最大值为194+25 uN 。所有刚毛同时粘附并达到最大值时，壁虎的脚掌可产生约1300 N 的粘附力。[1]
1.2壁虎的脱离机制
小壁虎借尾巴 课件(共55张PPT)
y2o
咬牙切齿
形近字 较（ji3o）：比较。 饺（ji2o）：饺子。 姣（jiāo）：姣美。 校（ji3o）：校对。
（xi3o）：学校。
会认字
du3n 咬断 断裂
会认字
b4
拨开
书写注意 “拨”的右半部分第一笔
是撇折。
形近字 泼（p4）：泼水。 拔（b1）：拔河、拔萝卜。
会认字
shu2i
甩开 甩尾巴
w9n
y2o
du3n
壁墙蚊咬断
nín
bō
shuǎi
gǎn
f1ng
您
拨
甩
赶
房
会 认 字
sh2
zhu2n
傻转
会认字
bì
墙壁 壁虎
书写注意 “壁”的下半部分是“土”。
形近字 璧（bì）：完璧归赵。
会认字
qi1ng
墙壁 墙面
城墙
会认字
w9n
蚊子
形近字 纹（w9n）：花纹。 汶（wèn）：汶川。
蚊子
会认字
文
说一说小壁虎借尾巴的原因。
2 没 有 尾 巴 多 难 看 哪！小壁虎想 ：
1 小壁虎在墙角捉蚊子，一条蛇
咬 住 了 他 的 尾 巴。小 壁 虎 一 挣 ， 挣
讲
断尾巴逃走了。
说一说小壁虎借尾巴的原因。
课 文
因为小壁虎为了逃 命，把尾巴挣断了，所
以它要去借尾巴。
2 没 有 尾 巴 多 难 看 哪！小壁虎想 ：
形近字 用（y7ng）：使用、用途。
会认字
g2n
赶路 追赶
形近字 赴（fù）：赴约。
会认字
sh2
犯傻 傻孩子
书写注意 “傻”的右下部分是“ ”。
咬牙切齿
形近字 较（ji3o）：比较。 饺（ji2o）：饺子。 姣（jiāo）：姣美。 校（ji3o）：校对。
（xi3o）：学校。
会认字
du3n 咬断 断裂
会认字
b4
拨开
书写注意 “拨”的右半部分第一笔
是撇折。
形近字 泼（p4）：泼水。 拔（b1）：拔河、拔萝卜。
会认字
shu2i
甩开 甩尾巴
w9n
y2o
du3n
壁墙蚊咬断
nín
bō
shuǎi
gǎn
f1ng
您
拨
甩
赶
房
会 认 字
sh2
zhu2n
傻转
会认字
bì
墙壁 壁虎
书写注意 “壁”的下半部分是“土”。
形近字 璧（bì）：完璧归赵。
会认字
qi1ng
墙壁 墙面
城墙
会认字
w9n
蚊子
形近字 纹（w9n）：花纹。 汶（wèn）：汶川。
蚊子
会认字
文
说一说小壁虎借尾巴的原因。
2 没 有 尾 巴 多 难 看 哪！小壁虎想 ：
1 小壁虎在墙角捉蚊子，一条蛇
咬 住 了 他 的 尾 巴。小 壁 虎 一 挣 ， 挣
讲
断尾巴逃走了。
说一说小壁虎借尾巴的原因。
课 文
因为小壁虎为了逃 命，把尾巴挣断了，所
以它要去借尾巴。
2 没 有 尾 巴 多 难 看 哪！小壁虎想 ：
形近字 用（y7ng）：使用、用途。
会认字
g2n
赶路 追赶
形近字 赴（fù）：赴约。
会认字
sh2
犯傻 傻孩子
书写注意 “傻”的右下部分是“ ”。
小壁虎借尾巴课件(共40张PPT)
wén
蚊子
shuǎi
甩尾巴
zhuǎn
转身
yǎo duàn
咬断
ɡǎn
赶蝇子
nín
您好
fánɡ
房檐
写一写
捉条爬姐您草房
爬 = 爪 + 巴 您 =你 + 心 熟字相加
姐 = 女 + 且 房 =户 + 方
zhuō
捉
我会写
笔顺
部首：扌 结构：左右 组词：捉住 捉虫 形近字：促 造句：爷爷带我去河边捉泥鳅。
语文 一年级 下册
20 小壁虎借尾巴
新课导入
你们听说过向别人借尾巴的吗？今天我 们就来认识一只向别人借尾巴的小壁虎。
知识备查
壁虎 爬行动物，身体扁平，四肢 短，趾上有吸盘，能在墙上爬行， 有长长的尾巴，吃蚊子、苍蝇、 飞蛾等小虫子，对人类有益。
学习目标
1.认识“壁、墙”等12个生字，会写“捉、条”等7 个生字；(重点)
cǎo
草
笔顺
部首：艹 结构：上下 组词：青草 绿草 形近字：早 造句：我们要爱护花草。
fáng
房
笔顺
部首：户 结构：半包围 组词：房子 平房 形近字：户 造句：爷爷有一间大房子。
词语解释
【房檐】房顶伸出墙外的部分。 【挣】用力使自己摆脱束缚。
【难看】丑陋;不好看。 【难过】悲伤，痛苦，难受。 【告诉】说给人，使人知道。 【掌握】了解事物，因而能充分支配或运用。
很难过。他爬呀爬，爬回家里 “爬呀爬”？
◎小壁虎爬呀爬，爬到小河边。 ◎小壁虎爬呀爬，爬到大树上。 ◎小壁虎爬呀爬，爬到房檐下。 ◎他爬呀爬，爬回家里找妈妈。
借尾艰辛、时 间很长。
小壁虎没有借到尾巴，它的心情是怎样的呢？
仿生智能材料 ppt课件
类水稻叶表面碳纳米管薄膜
ppt课件
7
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
•2.1.2昆虫翅膀表面的自清洁性
蝴蝶翅膀由微米尺寸的鳞片交叠
覆盖，每一个鳞片上分布有排列
整齐的纳米条带结构，每条带由
倾斜的周期性片层堆pp积t课件而成。
8
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
ppt课件
24
2.1 自然界的几种生物体的表
面性能及其仿生纳米界面材料
润湿：一种流体从固体表面置换另一种流体的过 程，最常见的是固体的气固界面被液固界面所取 代的过程。
气液
液
固
固
(1)沾湿
ppt课件
固 气液
固液
(2)浸渍润湿
25
2.1 自然界的几种生物体的表
面性能及其仿生纳米界面材料
液
液
气
固
固
(3)铺展or完全润湿
身体的重量，它在水
面上每秒钟可滑行
100倍于身体长度的
距离。
ppt课件
水黾稳定的水上运动特性是
源于特殊的微/纳米结构和
油脂的协同效应
10
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
2.1.3在水面行走的昆虫—水黾
水黾的腿部有数 千根按同一方向 排列的多层微米 尺寸的刚毛（直 径3um），刚毛 表面形成螺旋状 的纳米沟槽结构。
ppt课件
Cassie model
cosc f1 cos1 f2 cos2
30
cosc f1 cos1 f2
2.1 自然界的几种生物体的表
面性能及其仿生纳米界面材料
壁虎仿生材料PPT课件
壁虎仿生粘附材料
汇报人： 班级： 学号：
CONTENTS
一：壁虎的吸、脱附机制
二：仿壁虎粘附阵列的设 计与制造
三：研究现状及展望
01
壁虎的吸、脱附机制
几个世纪以来,人们一直惊讶于一些动物如壁 虎、蚊子、苍蝇等超强的吸、脱附能力。壁虎 可以在各种基底上自由地爬行,即便是在天花 板上也可以1m/s 的速度迅速地移动;独特的粘 附作用源自于自然界长期的进化,研究其吸、 脱附机理对仿制与之类似的生物材料有着巨大 的启示作用。
> 行，在没有任何测量到
外拉力的条件下，刚毛 在15 ms内能轻松脱离 基底。那么爬行中迅速 的脱离是怎样实现的呢?
1.2壁虎的脱离机制
Kellar Autumn等 人发现，当 刚毛与基底 成30ﾟ角时 会突然发生 脱离，说明 可能存在脱
1.2壁虎的脱离机制
另外一种解 释：
以壁虎 绒毛与基底 接触点为支 点,绒毛另一 端与基底的 距离为力臂,
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1.1壁虎的吸附机制
01பைடு நூலகம்
粘液说？
壁虎的脚底根本不存在腺体
02
吸盘说？
壁虎放在玻璃罩子里，然后把玻璃 罩里的空气抽走，结果壁虎仍然可 以爬上垂直的玻璃
03
静电说？
使用x射线轰击靶材消除静电 引力后，在离子化的条件下刚 毛仍然能够实现粘附。
·
04
范德华力?！
1.1壁虎的吸附机制
范德华力?！
假他设们为使范用德两华种力不：同壁的虎疏脚水部性的聚粘合附力物 随(硅着树所脂接橡触胶基和底聚的酯表面树能的脂增加)制而增造加，了仿 K壁ell虎ar的A绒ut毛um结n构等，人并利测用量单其根与刚A毛FM 的探粘针附间力的，粘使附用力JK，R发模现4型7％对~63抹％的刀粘附形力都是 顶由端范德的华力半提供径的进。行在了这近几似种估主计要，证结据果的 为值支虎0很持实．接下现1近3， 粘~。0范附本 图 和模 表 移．板 ， 动德的的 均 。1所 可有 自华主6素 由材 编力要u和 辑逻 替m辑 换被机，普理与遍。实认[1验] 为测是量壁
汇报人： 班级： 学号：
CONTENTS
一：壁虎的吸、脱附机制
二：仿壁虎粘附阵列的设 计与制造
三：研究现状及展望
01
壁虎的吸、脱附机制
几个世纪以来,人们一直惊讶于一些动物如壁 虎、蚊子、苍蝇等超强的吸、脱附能力。壁虎 可以在各种基底上自由地爬行,即便是在天花 板上也可以1m/s 的速度迅速地移动;独特的粘 附作用源自于自然界长期的进化,研究其吸、 脱附机理对仿制与之类似的生物材料有着巨大 的启示作用。
> 行，在没有任何测量到
外拉力的条件下，刚毛 在15 ms内能轻松脱离 基底。那么爬行中迅速 的脱离是怎样实现的呢?
1.2壁虎的脱离机制
Kellar Autumn等 人发现，当 刚毛与基底 成30ﾟ角时 会突然发生 脱离，说明 可能存在脱
1.2壁虎的脱离机制
另外一种解 释：
以壁虎 绒毛与基底 接触点为支 点,绒毛另一 端与基底的 距离为力臂,
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1.1壁虎的吸附机制
01பைடு நூலகம்
粘液说？
壁虎的脚底根本不存在腺体
02
吸盘说？
壁虎放在玻璃罩子里，然后把玻璃 罩里的空气抽走，结果壁虎仍然可 以爬上垂直的玻璃
03
静电说？
使用x射线轰击靶材消除静电 引力后，在离子化的条件下刚 毛仍然能够实现粘附。
·
04
范德华力?！
1.1壁虎的吸附机制
范德华力?！
假他设们为使范用德两华种力不：同壁的虎疏脚水部性的聚粘合附力物 随(硅着树所脂接橡触胶基和底聚的酯表面树能的脂增加)制而增造加，了仿 K壁ell虎ar的A绒ut毛um结n构等，人并利测用量单其根与刚A毛FM 的探粘针附间力的，粘使附用力JK，R发模现4型7％对~63抹％的刀粘附形力都是 顶由端范德的华力半提供径的进。行在了这近几似种估主计要，证结据果的 为值支虎0很持实．接下现1近3， 粘~。0范附本 图 和模 表 移．板 ， 动德的的 均 。1所 可有 自华主6素 由材 编力要u和 辑逻 替m辑 换被机，普理与遍。实认[1验] 为测是量壁
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ppt课件
14
2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
02
自组织微纳米 孔膜铸造法
为得到类壁虎的分层绒毛 阵列，可将具有纳米孔和微米 孔的膜结合在一起作为模板。[3]
ppt课件
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2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
03
基于微纳米绒 毛生长的定向
自装配法
虎的绒毛结构，并测量其与AFM探针间的粘附力，发现47％~63％ 的粘附力都是由范德华力提供的。在这几种主要证据的支持下，范
德华力被普遍认为是壁虎实现粘附的主要机理。[1]
本模板的所有素材和逻辑 图表，均可自由编辑替换 和移动。
ppt课件
5
1.1壁虎的吸附机制
Kellar Autumn等人利用MEMS技术制造的高精度二维压阻悬臂梁测量了壁虎单根刚毛的粘附
Gaurav J Shah等人将 壁虎的层状阵列简化为 图所示的模型，其中 L为nm级绒毛的长度； a为绒毛半径； w为绒毛间距； θ为绒毛倾角。
纳米级绒毛建模为有倾 角的圆柱状悬臂梁，顶 端是个半球体，如图所 示，这样更符合人工制 造绒毛的实际形状。[2]
ppt课件
11
2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
ppt课件
7
1.2壁虎的脱离机制
Kellar Autumn等人发 现，当刚毛与基底成30ﾟ 角时会突然发生脱离， 说明可能存在脱离的临 界角。整个脱离过程就 像是在剥离条带，这可 能是随着角度的增加， 刚毛边缘的应力增加， 导致绒毛与基底间的连 接出现裂纹，裂纹逐渐 增大造成脱离。[1]
ppt课件
何表面或者某指定区域内进
行，但是它只能生产几种特
定高宽比率的绒毛阵列，可
得到的阵列面积小，生产速
度也较慢。[3]
ppt课件
13
2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
02
自组织微纳米 孔膜铸造法
以具有大高宽比孔阵列的 膜为主模板，如氧化铝膜和聚 碳酸酯膜： 铝膜上的孔径是纳米级，具有 很高的深宽比，但得到的阵列 绒毛易于纠结； 聚碳酸酯膜上的孔径较大，深 宽比较小，但是这些孔的倾角 及间隔都是随机的，很难得到 间隔均匀、方向一致的绒毛阵 列。[3]
ppt课件
3
1.1壁虎的吸附机制
01
粘液说？
壁虎的脚底根本不存在腺体
02
吸盘说？
壁虎放在玻璃罩子里，然后把玻璃 罩里的空气抽走，结果壁虎仍然可 以爬上垂直的玻璃
03
静电说？
使用x射线轰击靶材消除静电 引力后，在离子化的条件下刚 毛仍然能够实现粘附。
·
04
范德华力?！
ppt课件
4
1.1壁虎的吸附机制
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
2003年Metin Sitti在实验的基础上提出了三种制造方法[3]
01
纳米雕刻法
02
自组织微纳米 孔膜铸造法
03
基于微纳米绒毛 生长的定向自装
配法
前两种方法要首先生产主模板，上面有微纳米级尺度的大深宽比的孔阵 列，作为生产绒毛阵列的负版，然后用聚合物来灌注成型、烘培，通过 剥离或刻蚀与主模板分离。
力，最大值为194+25 uN 。所有刚毛同时粘附并达到最大值时，壁虎的脚掌可产生约1300 N
的粘附力。[1]
ppt课件
6
1.2壁虎的脱离机制
壁虎在竖直的墙壁上能 以1m／s的速度快速爬
> 行，在没有任何测量到
外拉力的条件下，刚毛 在15 ms内能轻松脱离 基底。那么爬行中迅速 的脱离是怎样实现的呢?
壁虎仿生粘附材料
汇报人： 班级： 学号：
ppt课件
1
CONTENTS
一：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ虎的吸、脱附机制
二：仿壁虎粘附阵列的设 计与制造
三：研究现状及展望
ppt课件
2
01
壁虎的吸、脱附机制
几个世纪以来,人们一直惊讶于一些动物如壁 虎、蚊子、苍蝇等超强的吸、脱附能力。壁虎 可以在各种基底上自由地爬行,即便是在天花 板上也可以1m/s 的速度迅速地移动;独特的粘 附作用源自于自然界长期的进化,研究其吸、 脱附机理对仿制与之类似的生物材料有着巨大 的启示作用。
范德华力?！
假设为范德华力：壁虎脚部的粘附力随着所接触基底的表面能的增 加而增加，Kellar Autumn等人利用单根刚毛的粘附力，使用JKR模
型对抹刀形顶端的半径进行了近似估计，结果为0．13~0．16 um， 与实验测量值很接近。
他们使用两种不同的疏水性聚合物(硅树脂橡胶和聚酯树脂)制造了仿壁
在金属极板上喷涂一薄层液 态聚合物膜，在相距很近的另一 极板上加上直流电场，微纳米绒 毛就开始生长直到碰到上层极板 ，精确控制时间就能得到理想的 结果。[3]
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研究现状及展望
目前仿壁虎材料主要应用在机器人上。 仿壁虎机器人的研究主要分为吸附技术与移 动技术的研究,吸附技术研究主要是围绕研制 仿壁虎脚掌的吸附材料展开,移动技术则主要 是模仿生物的灵巧移动方式。美国、日本等 都在开展仿壁虎机器人的研究,且处在领先的 位置。
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研究现状及展望
虽然对壁虎的微结构有了较清楚的认识, 但是还有很多问题有待进一步系统、深入地 探究。仿壁虎机器人大多运用的不是壁虎吸 附的原理,即使运用壁虎吸附的原理其效果也 远远不能达到天然壁虎的吸附效果。因此我 们需要从实际应用的角度出发,运用当今的新 兴科技尤其是纳米科技,制备出一种价格低廉、 综合性能好且能大规模生产的仿壁虎器件。
壁虎的粘附阵列是一种性能优异的干性 粘着剂，由于是范德华力起主要作用， 粘附力主要受绒毛材料和几何形状的影 响，这为人们仿制粘附阵列提供了很大 的可能性。
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2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.1仿壁虎粘附阵列的设计
仿壁虎粘附阵列的设计应使其具有较强的粘附力、可控制脱离、能适 应不同粗糙度的表面、自洁性和耐久性。
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2.仿壁虎粘附阵列的设计与制造
2.2仿壁虎粘附阵列的制造方法
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纳米雕刻法
用一种纳米尖端，如原子力
显微镜或者隧道扫描显微镜
的针尖，纳米尖端阵列或者
任何具有大深宽比的微纳米
结构阵列，将其在柔软的蜡
平面上压槽，即得到主模板。
这种方法在制造具有不同倾
角和非对称的纳米阵列时具
有很强的灵活性，可以在任
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1.2壁虎的脱离机制
另外一种解释： 以壁虎绒毛与基底接
触点为支点,绒毛另一端与 基底的距离为力臂,吸附和 脱附时拖拽力均平行于基 底,但方向相反。脱附时的 力臂远远大于吸附过程中 的力臂,由杠杆原理知,壁虎 仅需用很小的力即可让绒 毛与基底分离。[1]
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仿壁虎粘附阵列的设 计与制造