Page 143 - 《摩擦学学报》2020年第6期
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826                                     摩   擦   学   学   报                                 第 40 卷


            缺陷，仍需继续探索研究.                                       成制备工艺，并且改善生物质粘合剂粘附强度较石化
                基于上述问题，未来海洋生物仿生粘附研究与设                          类粘合剂不足的缺陷，进一步提高其水下粘合强度，
            计的优势发展方向主要有以下三点：                                   来满足实际使用要求，是后续拓宽这类粘合剂应用领
                (1) 海洋生物多级微结构与黏液分子耦合作用的                        域的重要条件. 相信随着研究的深入，这类仿生生物
            进一步探索及仿生复合可逆粘附材料的研发                                质粘合剂能够综合利用纳米材料、聚合物材料以及生
                随着生物、化学、物理和机械等多学科的发展以                          物材料，研发出一系列高水下粘附性能且绿色环保的
            及计算机仿真等新技术的应用，仿生吸附机理的研究                            新型生物质仿生粘合剂.
            与应用由宏观向微纳米尺度过渡. 虽然由壁虎多级微                               未来的仿生设计研究不仅依赖于对海洋生物水
            结构仿生制造的聚PDMS柱阵列结构利用范德华力拥                           下粘附更深入的了解，而且未来的仿生研究也越来越
            有优异的干粘附性能，但在水下却无法发挥作用. 而                           重视多学科的交叉和融合，需要横跨多领域以及多学
            鲍鱼等海洋软体腹足动物利用多级跨尺度粘附系统                             科合作研究. 深入研究典型海洋粘附生物“粘附-脱
            实现水下自主粘附和脱附，其微观刚毛结构产生的范                            附”的动态过程和调控机理，基于仿生学原理，探索响
            德华力和毛细力与具有优异水下粘附性能的黏液分                             应性水下可逆粘附表面的制备工艺、调控方法和工业
            子之间的相互耦合作用，为设计仿生复合可逆粘附表                            应用，将为其在低功耗水下机器人，以及能源、生物和
            面提供了新的思路. 因此，将更多不同种类的仿生粘                           医药等领域的应用提供理论基础和技术支撑.

            合剂与仿生多级微结构相互耦合，可以帮助研发出更
                                                               参 考 文 献
            多集多材料、多结构于一体的新型水下仿生复合可逆
                                                               [  1  ]  Zhao Y, Wu Y, Wang L, et al. Bio-inspired reversible underwater
            粘附材料，并将其应用在水下移动装备上，为医疗、工
                                                                    adhesive[J].  Nature  Communications,  2017,  8(1):  1–8.  doi:
            业和军事等相关领域的智能水下机器人设备设计提
                                                                    10.1038/s41467-016-0009-6.
            供了必要的技术支撑.                                         [  2  ]  Hofman A H, Van Hees I A, Yang J, et al. Bioinspired underwater
                (2) 具有智能控制和动态调控能力的新型响应性                             adhesives  by  using  the  supramolecular  toolbox[J].  Advanced
            水下可逆粘附表面的研发及其在降低水下机器人功                                  Materials, 2018, 30(19): 1704640. doi: 10.1002/adma.201704640.
            耗领域的应用                                             [  3  ]  Qing  Tao,  Shao  Tianmin,  Wen  Shizhu.  Study  on  the  effect  of
                为了改善大多数仿生粘合剂涉及到复杂的化学                                relative  humidity  on  the  surface  adhesion  of  materials[J].
                                                                    Tribology, 2006, 26(4): 295–299 (in Chinese) [卿涛, 邵天敏, 温诗
            合成和表面改性且在使用过程中很难对材料的粘附
                                                                    铸. 相对湿度对材料表面粘附力影响的研究[J]. 摩擦学学报,
            强度进行按需调控的现状，科研人员已经通过温度、
                                                                    2006, 26(4): 295–299]. doi: 10.3321/j.issn:1004-0595.2006.04.002.
            pH值和光照等外部刺激，或通过调节材料本体特性的
                                                               [  4  ]  Ditsche  P,  Summers  A  P.  Aquatic  versus  terrestrial  attachment:
            方法，实现了水下可逆界面黏着，并且新兴的磁控智                                 Water makes a difference[J]. Beilstein Journal of Nanotechnology,
            能响应性水下可逆粘附表面因其瞬时响应性、鲁棒性                                 2014, 5(1): 2424–2439. doi: 10.3762/bjnano.5.252.
            以及远程可控性在可逆粘附表面领域有着很好的应                             [  5  ]  Ren Luquan, Liang Yunhong. Introduction to bionics[M]. Beijing:
            用前景. 随着快速、可逆的新型水下响应性粘附装置                                Science Press, 2016(in Chinese) [任露泉, 梁云虹. 仿生学导论
                                                                    [M]. 北京: 科学出版社, 2016].
            的研发和不断改善，并将其应用在水下机器人领域，
                                                               [  6  ]  Waite  J  H.  Mussel  adhesion-essential  footwork[J].  Journal  of
            可以协助水下机器人在航行过程中暂时锚定在海底
                                                                    Experimental  Biology,  2017,  220(4):  517–530.  doi:  10.1242/jeb.
            任意崎岖地形，同时可减少悬停定位时的能量消耗，
                                                                    134056.
            延长其续航时间.                                           [  7  ]  Petrone  L,  Kumar  A,  Sutanto  C  N,  et  al.  Mussel  adhesion  is
                (3) 海洋生物仿生生物质粘合剂粘附性能的增强                             dictated by time-regulated secretion and molecular conformation of
            及其更多绿色人工合成制备工艺的研发                                       mussel  adhesive  proteins[J].  Nature  Communications,  2015,  6:
                近年来，诸如仿贻贝水凝胶此类具有水下优异粘                               8737. doi: 10.1038/ncomms9737.
                                                               [  8  ]  Shafiq  Z,  Cui  J,  Pastor-Pérez  L,  et  al.  Bioinspired  underwater
            附性能和生物相容性以及绿色无毒的仿生生物质粘
                                                                    bonding  and  debonding  on  demand[J].  Angewandte  Chemie
            合剂的出现为设计新型绿色环保粘合剂提供了新思
                                                                    International Edition, 2012, 51(18): 4332–4335. doi: 10.1002/anie.
            路，此类粘合剂的仿生研究以仿生含邻苯二酚官能团
                                                                    201108629.
            的DOPA为主. 考察仿生粘合剂本体材料以及交联剂                          [  9  ]  Cui M, Ren S, Wei S, et al. Natural and bio-inspired underwater
            的生物相容性和无毒性，以开发更多绿色环保人工合                                 adhesives:  Current  progress  and  new  perspectives[J].  APL
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