Page 151 - 摩擦学学报2025年第8期
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第 8 期                 李晓晖, 等: 仿壁虎可逆黏附材料的微结构及可逆黏附性能研究进展                                      1249

            微柱上，其结构如图6(j)所示. 相较于普通T形微柱结                        近红外光响应的可逆黏附材料，其结构和响应机理如
            构，梯度模量结构的引入，大幅提高了法向黏附力和                            图7(c)所示. 在近红外光的照射下，材料表面温度升
                            [91]
            切向摩擦力. Hu等 构建了1种热诱导的双固化网络                          高，微柱发生弯曲，从材料表面剥离.
                                                                                                       [17]
            结构. 胺和环氧聚合形成主网络结构，然后通过热诱                               除了干态环境下的光响应可逆黏附，Ma等 制备
            导发生二硫键-烯自由基反应进一步固化网络提高模                            的蘑菇形可逆黏附材料能对光热做出响应，并在水环
            量. 梯度模量的调节则是通过对材料局部加热，利用                           境中实现优异的可逆黏附性能，其结构和响应机理

            材料本身的传热属性形成较为平滑的梯度模量结构.                            如图7(d)所示. 合成了多巴胺甲基丙烯酰胺、甲氧基
            基于材料本身进行的仿生梯度模量结构在很大程度                             乙基-丙烯酸酯及N-异丙基丙烯酰胺的热响应共聚
            上优化了可逆黏附材料的黏附性能，并解决了在部分                            物[p(DMA-co-MEA-co-NIPAAm)]，并装饰在可逆黏

            应用场景中可逆黏附材料存在的问题.                                  附材料表面，当温度高于涂装共聚物的最低共溶温
                得益于微纳加工及成型工艺的发展，仿壁虎可逆                          度(LCST)时表现出高黏附力，当温度低于LCST时表
            黏附材料实现了黏附阵列的精细化结构设计及成型，                            现出低黏附力. 为了进一步赋予材料温度可控性，引
            以及法/切向黏附性能及各向异性黏附性能的显著提                            入了纳米四氧化三铁，在近红外辐射刺激下，四氧化
            升，这一阶段的发展为可逆黏附材料高性能化以及走                            三铁纳米颗粒表面发生共振，使得局部温度升高，从
                                                                                                [94]
            向实际应用奠定了关键基础.                                      而使涂装共聚物发生热响应. Zhang等 将热响应水

            2.3    可控响应型可逆黏附材料                                 凝胶集成到可逆黏附蘑菇阵列上，通过引入四氧化三
                随着可逆黏附材料应用领域逐步拓宽，单一应力                          铁的方式，使得复合材料具备近红外光响应性，其结
            响应模式的黏附-脱附可逆黏附材料已难以满足更复                            构和响应机理如图7(e)所示. 其黏附性能的动态调整
            杂场景的应用需求. 开发远程可控可逆黏附材料，如                           是通过温度改变引发集成的热响应水凝胶发生曲率

            光、磁和热等黏附-脱附响应材料，不仅能对黏附过程                           变化，当温度高于热响应水凝胶的LCST时，水凝胶层
                                                                                                        [95]
            进行调控，也能够对可逆黏附材料的脱附过程进行调                            曲率增大，使材料整体发生弯曲，黏附性能下降 . 光
            控，从而避免机械式分离对材料产生的物理结构破                             热响应相较于应力响应具备远程控制的优点，在智能
                                                                                     [96]
            坏，有望更好满足可逆黏附材料复杂场景下的实际应用.                          抓取等领域展现应用潜力 .
                含偶氮的交联液晶弹性体(LCEs)能在特定波长                            形状记忆材料对温度的敏感性使得其在响应材
                                                                                            [97]
            的光照或热刺激下改变和恢复分子尺寸引起的材料                             料领域有着广泛的应用. Zhang等 将形状记忆聚合
                           [16]
            形变. Kizilkan等 将LCE作为光控单元，与PDMS耦                    物(SMP)引入可逆黏附材料体系制备了用于转移印刷
            合制备了蘑菇形可逆黏附材料，其能通过光照引发，                            的热驱动干胶，其结构和响应机理如图8(a)所示. 形状
            其微观结构和响应机理如图7(a)所示. 在紫外光的照                         记忆聚合物(SMP)在室温下能够刚好包覆介于SMP和
            射下，LCEs在垂直方向上发生膨胀，使材料发生了弯                          可逆黏附层间的刚性小球，并保持可逆黏附层的平
            曲形变，接触面积减小，黏附力降低进而实现脱附；而                           整，此时能够黏附需要转移的物品. 当温度升高时，SMP
            当停止紫外光照射后，LCEs储存的弹性势能得到释                           发生膨胀，推动刚性小球朝可逆黏附层挤压，使得可
            放，材料恢复平整，接触面积增大，黏附力增大实现黏                           逆黏附层发生大形变，黏附力下降而发生脱附，从而
                                                                                             [98]
                     [92]
            附. Tian等 将电响应液晶弹性体(LCEs)和蘑菇形可                      达到转移印刷的目的. Eisenhaure等 在热固性环氧聚
            逆黏附材料复合制备了1种低压电驱动的软抓手材                             合物基形状记忆材料(SMP)表面图案化金字塔结构，
            料，其结构和响应机理如图7(b)所示. 由于蘑菇形结构                        其结构和响应机理如图8(b)所示. 当温度升高至T 以
                                                                                                          g
            的优异黏附性能，在未接入低压电时，蘑菇形可逆黏                            上时，表面的金字塔结构可以发生顺应性形变，能够
            附层表现平整，与接触界面形成较好的黏附效果. 在                           与界面形成良好的接触. 此时，将温度降低到T 以下
                                                                                                        g
            低压电下，电热膜和液晶弹性体的复合层作为主动响                            就能够维持这种黏附状态，当再次升温至T 以上时，
                                                                                                     g
            应层，电热膜升温，液晶弹性体受温度刺激发生规整                            金字塔结构恢复成原始结构，其储存的弹性势能促使
            重排引发复合响应层取向弯曲变形，减少蘑菇形可逆黏                           材料发生脱附.
            附材料与接触界面的接触面积，实现主动脱附. Mi                               光热的传导有一定的时间滞后性，无法实现快速
              [93]
            等 利用钼能通过热响应形成多价态氧化物的特点，                            响 应 .  Drotlef等  [100] 将 磁 性 硬 颗 粒 (NdFeB)和 PDMS
            将MoO 作为量子点填料共混在PDMS中，制备了1种                         前驱体共混均匀后制备了磁性纤维阵列，非磁性的
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