Page 146 - 摩擦学学报2025年第8期

1244 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c) (d)

1 cm 20 μm 4 μm 100 nm

[1]
Fig. 2 Gecko foot structure: (a) ventral view of a gecko footpad ; (b) cross-sectional electron microscopy image of gecko setae
[1] [1] [1]
array ; (c) SEM micrograph of individual setae splitting into spatula arrays ; (d) SEM micrograph of single seta spatula structure
[1]
[1]
图 2 壁虎足部结构：(a)壁虎足垫腹面图 ；(b)壁虎刚毛阵列的横截面电子显微镜图像 ；(c)单个刚毛
[1]
分裂成铲状阵列的SEM照片 ；(d)单个刚毛铲状结构的SEM照片 [1]

(a) (b)

A B C
(c) (d) (e)

12 800 Sapphire-air In contact Residue
10
C-H
O-H
0.25
Shear stress/(N/mm 2 ) 0.20 Pull-off force, F c /nN 8 6 4 2 Spec 1 on glass Δh/nm 0.2 Intensity/a.u. 600 Δv
0.15
400
0.10
0.1
Spec 2 on glass
200
0.05
Spec 2 on N-phob
0.0
Humidity/%
0.00
Hydrophilic Hydrophobic 0 0 Fit using eq.4 30 40 0 20 50 40 60 60 80 70 0 2 800 3 000 3 200 3 400 3 600 3 800
10
20
SiO 2 GaAs Humidity/% Wave number/cm −1
[4]
Fig. 3 Mechanisms of gecko reversible adhesion: (a) schematic diagram of the contact-splitting mechanism ; (b) schematic
[4] [9]
diagram of the crack-trappingmechanism ; (c) dominant force in gecko reversible adhesion - van der waals force ; (d) contributor to
[10] [12]
gecko reversible adhesion - capillary force ; (e) contributor to gecko reversible adhesion-acid-base interaction
图 3 壁虎可逆粘附机理：(a) 接触分裂机理示意图 ；(b) 裂纹捕获机理示意图 ；(c) 壁虎可逆粘附中主导力 - 范德华力 ；
[4]
[9]
[4]
[10]
(d) 壁虎可逆粘附的贡献者 - 毛细管力 ；(e) 壁虎可逆粘附的贡献者-酸碱相互作用 [12]
当接触表面存在单层水分子时，会显著影响2个表面 界面间的作用力除了范德华力外可能还存在其他化
[10]
间的作用力. Huber等 通过研究不同空气湿度下单 学相互作用.
[12]
个抹刀的黏附力大小，证实了毛细管力是壁虎黏附力 Singla等 观察到壁虎刚毛和羟基化蓝宝石接触
的贡献者，其大小受空气湿度和界面亲疏水性等因素 后蓝宝石羟基峰发生了峰位移，说明壁虎刚毛与羟基
的影响，如图3(d)所示. 近期的研究中，Hsu等 发现 化蓝宝石的界面接触还发生了酸碱相互作用，如图3(e)
[39]
壁虎在玻璃表面爬行后会留下印迹，对其成分进行分 所示. 而脱脂后刚毛与羟基化蓝宝石的表面接触后，
析后发现残留物质主要为含磷酸胆碱头基的磷脂. 进 蓝宝石表面的羟基峰并没有发生位移，证明未键合的
一步对比在干燥条件和潮湿条件下壁虎刚毛表面的β- 脂质位于刚毛表面，对壁虎刚毛起到耐磨和保护的作
角蛋白的成分变化后发现，在接触水后，刚毛表面的 用. 这一新的认知对仿生制备综合性能更优的可逆黏
亚甲基浓度增大，这说明蛋白质发生了重组，但残留 附材料具有重要的指导意义.

磷脂的成因仍不明确，推测磷脂作为刚毛表面的牺牲
层起保护作用，其生成和消耗可能与刚毛的换毛周期 2 可逆黏附材料
相关. 之后的研究 发现壁虎刚毛的主要成分是半胱 受生物微结构及其可逆黏附原理启发，一系列仿
[40]
氨酸、丝氨酸和络氨酸以及键合和非键合的脂质. 如 生可逆黏附材料得以研发并获得了持续深入研究. 近
果非键合脂质的头基位于刚毛表面，那么刚毛与接触 年来，结合各类精密微纳加工手段，先后实现了高密