3D打印仿貽貝足絲結構的黏附性能*

徐萬崟, 謝 宇, 錢 勁,2

(1. 浙江大學 航空航天學院 工程力學系, 杭州 310027;2. 浙江省軟體機器人與智能器件研究重點實驗室, 杭州 310027)

0 引 言

為了應對海洋中的波浪和激流, 貽貝會產生多個足絲, 從而通過足絲末端的黏附斑塊固定在各種表面上．這種足絲線-斑塊結構是一種獨特的黏附器,從貽貝主體向外延伸至被黏附的物體上,通過黏附斑塊與物體硬表面形成緊密的黏附[1-2],以此抵御惡劣環境帶來的沖擊[3-4]．每條足絲包含了三個形態不同的部分:褶皺且有彈性的近端部分、相對光滑且較硬的遠端部分以及在基底表面的黏性斑塊[5-6]．足絲線通常在斑塊橫截面中心附近的位置與斑塊連接,自然狀態下與橫截面的夾角約為5°～45°,該角度取決于斑塊位置與貽貝主體之間的距離[7-8]．

貽貝足絲具有良好的黏附性、延展性和自修復性[1,9-11],為仿生黏附研究提供了許多靈感,催生了許多新型的膠黏劑[12-15]和功能材料[16]．斑塊部分與固體表面接觸的界面相互作用和性能在貽貝足絲黏附中起著關鍵作用,而本征的界面相互作用取決于二者的理化屬性[17]．本文側重于力學研究,重點討論了在給定本征界面相互作用的條件下,黏附結構(如足絲方向角、足絲線-斑塊連接位置、斑塊底部形狀等關鍵因素)對貽貝足絲黏附性能的影響機制和調控作用,為仿貽貝人造黏附系統的結構設計和制備提供參考．研究指出[18],貽貝足絲在一定的斑-線比(足絲斑塊直徑/足絲線直徑)范圍內……