碳纳米管增强壁虎仿生表面2oric.pptx

碳纳米管增强的壁虎仿生表面的研制与测试BYUNDRELAN常艺铧导师：田煜2015.09.13

PARTONE研究目的

PART研究目的1ONE范德华力接触细分如何模仿？

PART研究目的2ONE易控制形状反复利用弹性模量低表面能低粘着强度低强度高表面能高成本高易团聚无法反复利用Combine！

PARTTWO实验方法

PART1TWO实验方法12345使用乙酸乙酯溶解二甲基硅氧烷，加入碳纳米管使用细胞粉碎机超声分散碳纳米管蒸发乙酸乙酯，加入与二甲基硅氧烷配比1：10的原硅酸四乙酯涂敷在模板上真空脱泡，50℃固化酒精溶解光刻胶，得到仿生表面

PART2TWO电镜下观察WNT/PDMS复合材料的横切面碳纳米管质量分数0.5%实验方法碳纳米管质量分数1%复合材料中的单根碳纳米管纯PDMS材料

PART2TWO本实验所用仿生表面微观结构图实验方法俯视图侧视图

PART3TWO实验方法压痕法测出的加载曲线线性测量弹性模量压痕法WNT质量分数??弹性模量增大(mPa)0：4.340.5%：6.661%:9.57碳纳米管质量分数1%的复合材料的压痕拟合曲线?

PART4TWO测力部分，运动控制部分，数据采集部分，调整部分检测悬臂梁挠度(电信号），转化为力注意调整两表面平行?实验方法

PARTTWO垂直脱附控制预载荷，脱附速度，停留时间除以仿生表面面积实验方法5垂直脱附过程中力与时间典型关系曲线

PARTTHREE实验结果与分析

PARTTHREE实验结果与分析%脱附速度预载荷碳纳米管含量

PART1THREE实验结果与分析脱附粘着力脱附速度的变化呈现幂函数的变化规律，脱附速度越大，脱附粘着力越大脱附速度静电作用??接触面形成的双电层降低了接触系统的自由能，保证系统的稳定。两表面脱开时，需要外界做功克服双电层之间的静电作用。脱附速度越大，双电层电位差越大，接合点的断裂越困难。?

PART2THREE实验结果与分析在预载荷达到30kPa前，预载荷随预载荷变化呈现幂函数的变化规律，预载荷越大，脱附粘着力越大；达到30kPa后，脱附力减小或不变。预载荷结果分析仿生表面的纤维尺寸很小，在调平过程中稍许的误差就会对接触状态造成明显的影响，可能会有部分纤维最先于硅片接触当纤维与硅片之间接触数量达到饱和，预载荷的增加使纤维端部与硅片的有效接触面积增加当压力过大时，分子间法向斥力增大综合表现为粘附力随预载荷先增大后不变乃至粘附力减小?Load,ln(L),(kPa)?

PART实验结果与分析THREE随碳纳米管质量分数的增多，从2kPa增大到14kPa高分子网络？弹性模量？3

PART弹性模量对粘附性能的影响THREE4仿生表面整体脱附单根纤维脱附Kendall剥离模型弹性模量越大，纤维越趋向于从硅片上整体脱开，与纤维逐个脱开相比纤维整体脱开需要的脱附粘着力更大?Tabor数约为455,选择JKR模型。JKR模型中，端部为平面的纤维的脱附力??

PART实验结果与分析THREE3从纳米尺度来看，PDMS的对基底的粘附性能与其材料中自由链的数量有关，链的自由度大，链的活性强，与基底的微观粘附点就越多，粘附作用越强。文献表明，掺杂物会对PDMS交联程度造成影响，使自由链与一端固定的自由链端数量增多，从而导致复合材料的粘附性能增加。由于粘附力的测量受到较多因素的影响，且目前除了测量材料与光滑表面的粘附强度，尚没有准确的实验方法表征聚合物表面的自由链数量。因此定量测定粘附力与分子链数目的关系往往显得比较困难。高分子自由链数量

PARTFOUR结论与讨论

PART1FOUR结论与讨论纯PDMS8kPa碳纳米管wt1%的复合材料14kPa纯PDMS2kPa

PARTFOUR垂直脱附过程中，脱附粘着力随预载荷及脱附速度的变化呈现幂函数的变化规律碳纳米管对于复合材料的弹性模量及粘附性能具有显著的增强作用，微米纤维阵列、纳米材料相结合，讨论了复合材料对于粘附的影响，为壁虎刚毛仿生表面的设计及粘附性能的提高提供了新的思路未来：WNT/PDMS材料不仅有出色的力学性能，还有更为出色的电学性能，利用其电学性能或许可以较为准确的测出仿生表面与其他材料间的实际接触面积，观察粘着脱附摩擦等过程中有效接触面积的变化结论与讨论2

PARTFIVE科研活动

PART1FIVESRT10.2013-05.2014微纳米纤维在流场下的力学特性研究通过研究微纳米纤维在流场下的受力变形，计算流场流速使用光刻技术和微纳米阵列生长技术制造微纳米纤维，将其置于气流/水流场中，通过电镜拍摄其变形过程使用图片处理工具分析纤维变形量计算纤维变形与受力的