[发明专利]一种仿生壁虎干胶及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201610966592.1 申请日: 2016-10-28
公开(公告)号: CN108017035A 公开(公告)日: 2018-05-11
发明(设计)人: 吴天准;袁丽芳;王智伟 申请(专利权)人: 中国科学院深圳先进技术研究院
主分类号: B81B1/00 分类号: B81B1/00;B81C1/00
代理公司: 广州三环专利商标代理有限公司 44202 代理人: 郝传鑫;熊永强
地址: 518055 广东省深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 仿生 壁虎 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种仿生壁虎干胶,所述仿生壁虎干胶包括基底和设置在所述基底上的多个双重倒悬微纳米结构,其中,所述双重倒悬微纳米结构包括柱体和设置在柱体顶部的盖体,所述盖体边缘沿柱体方向延伸出凸起,所述柱体在竖直方向上的投影落入所述盖体在竖直方向上的投影范围内。本发明所述仿生壁虎干胶不仅具有强效粘附性,结构力学稳定性好,还对湿性环境和干性环境都具有良好的自清洁特性,几乎能对已知的所有液体排斥,且可以多次重复使用。同时,本发明还公开了所述仿生壁虎干胶的制备方法,所述制备方法可实现批量生产,具有高产量、高精度、低成本的显著优势。

技术领域

本发明属于微纳加工技术领域,尤其涉及一种仿生壁虎干胶及其制备方法。

背景技术

自然界壁虎脚掌具有非常精细的微纳复合结构,约有50万根刚毛,每根刚毛具有约1000根绒毛,当其与固体表面接触时,可以产生强大的粘附力,并且能够快速脱离,使得壁虎能够快速地在垂直的天花板和平行的墙面爬行。同时壁虎脚掌的微纳复合结构具有超疏水性,污水不容易在其表面吸附、沉积,具有自清洁特征,即使沾上灰尘,走几步之后灰尘也会自然脱落,这类似于荷叶“出淤泥而不染”的自清洁效果,水滴在荷叶表面成球形且易于滚动,从而可以裹挟颗粒带走表面污染物。

壁虎的干性粘附优于其他吸附原理,对环境和壁面具有普适性。基于此优异功能得到的仿生微纳结构(如仿生壁虎干胶)日益受到重视,在微电子、国防、生物材料等高新技术领域的应用也越来越广泛。

仿生壁虎干胶要真正走向应用,目前面临的主要问题是:自清洁效果差,不能很好的同时适应湿润、油污环境;可重复使用次数太少;仿生壁虎干胶所使用材料太局限,不能适用于通用的、廉价的材料表面;结构力学稳定性不好、粘附性不好等。现有技术中有人通过在微结构顶端涂覆特殊的粘合剂能使干胶的重复使用次数增加,然而,这种涂了粘合剂的干胶抗污染能力较差,粘合剂上一旦附着了灰尘等污染物将很难被去除,从而极大影响粘附力。

迄今为止,由于超疏液表面(SLS)的制备主要基于硅基及特定的固体材料,且普遍存在结构不规则、粘附性差、工艺复杂且无法精细控制壁虎的微纳结构的缺点,将自清洁的超疏水或超疏液表面与柔性的仿壁虎脚干胶相结合的国内报导几乎空白。

发明内容

基于此,本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种粘附性高、自清洁效果好、能重复使用的仿生壁虎干胶及其制备方法。

为实现上述目的,本发明所采取的技术方案为:一种仿生壁虎干胶,其特征在于,所述仿生壁虎干胶包括基底和设置在所述基底上的多个双重倒悬微纳米结构,其中,所述双重倒悬微纳米结构包括柱体和设置在柱体顶部的盖体,所述盖体边缘沿柱体方向延伸出凸起,所述柱体在竖直方向上的投影落入所述盖体在竖直方向上的投影范围内。

优选地,所述盖体边缘凸起的高度为3-7μm。

更优选地,所述盖体边缘凸起部分的横断面为弧形,弧形的弧度很小,弧度在5°以内。

优选地,所述盖体的尺寸为10-50μm,所述柱体的高度为20-30μm。

优选地,相邻各柱体之间的间距为20-80μm。

优选地,所述柱体为圆柱体、长方体或正方体。

优选地,所述盖体为圆形或方形,所述盖体的直径或边长为10-50μm。

本发明提出的仿生壁虎干胶,指的是不需要表面修饰,对于湿性环境(出汗)和干性环境(颗粒)都具有自清洁特性的仿生壁虎干胶,实现方法包括设计并开发出双重倒悬(double-reentrant)结构:对于水,可以悬挂在双重倒悬结构的上端;对于油,可以悬挂在双重倒悬结构的下端,本发明所述仿生壁虎干胶几乎能对已知的所有液体排斥,实现湿性环境自清洁。

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