[發明專利]一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構及其制備工藝

有效

• 申請號: 201710205501.7
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107010590B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 邵金友;王月;田洪淼;李祥明;王春慧;胡鴻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構及其制備工藝，結構包括第一級底層傾斜的毫米級片狀結構，在其的傾斜表面覆蓋第二級微米級柱子陣列結構，第二級微米級柱子陣列的頂部設有第三級微米級蘑菇型末端，第一級底層傾斜的毫米級片狀結構為毫米級尺度，第二級微米級柱子陣列結構和第三級微米級蘑菇型末端均為微米級尺度；制備工藝先制備第一級底層傾斜的毫米級片狀結構，將第一級底層傾斜的毫米級片狀結構的傾斜表面蘸取一層未固化的硅橡膠，壓在微米級的材料是光刻膠的具有蘑菇型末端的孔陣列模具上，待硅橡膠固化后，將光刻膠用酒精洗掉，得到毫微三級的跨尺度干粘附復合結構，本發明結構滿足強力粘附及快速的脫附，制備工藝簡單可靠，成本低廉。

技術領域

本發明屬于干粘附結構技術領域，具體涉及一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構及其制備工藝。

背景技術

許多小型攀爬動物，例如壁虎、蜘蛛等能夠在墻面上自由行走，它們的粘附具有以下優點：可以快速脫粘，重復利用；不需要外場(電磁場、真空)輔助；沒有分泌粘附液體，屬于干粘附，不會污染表面；具有自清潔等特點。許多的仿生干粘附結構被提出來，以實現上述優點并應用到實際工程中。在這些優點當中，強力粘附快速脫粘，以及重復利用的特點最具有應用前景，因此，有許多能夠增加粘附與脫附之間的比值(即各向異性比值)，實現快速粘附與脫附轉換的結構被設計提出，例如采用微米級的傾斜柱子，具有缺陷的微米級帽子末端，其它非圓型的柱子陣列(如三角形，梯形)等，然而，這些傳統的設計方案仍然存在著很多的不足之處：微米級的傾斜柱子變形尺度有限，導致粘附與脫附之間的比值受限，不能提供很好的粘與脫的轉換；具有缺陷的微米級帽子末端能夠提供很好的各向異性粘附，但是以犧牲粘附強度為代價的；各種非圓形結構所提供的各向異性性能也是很有限的。

發明內容

為了克服上述結構設計缺點，本發明的目的在于提供一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構及其制備工藝，該干粘附復合結構能夠滿足強力粘附以及快速的脫附，制備工藝簡單可靠，成本低廉。

為了達到上述目標，本發明的技術方案為：

一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構，包括第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1，在第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1的傾斜表面覆蓋第二級微米級柱子陣列結構2，第二級微米級柱子陣列2的頂部設有第三級微米級蘑菇型末端3，第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1為毫米級尺度，第二級微米級柱子陣列結構2和第三級微米級蘑菇型末端3均為微米級尺度。

一種毫微三級的跨尺度干粘附復合結構的制備工藝，包括以下步驟：

第一步，第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1的制備：首先采用機加工技術制備具有傾斜槽狀結構的金屬模具4，將未固化的硅橡膠5灌入金屬模具4中，待硅橡膠5完全固化后從金屬模具4中翻出，得到第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1；

第二步，將第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1在壓力P作用下，壓在基底6表面未固化的硅橡膠5上，撤去壓力P，第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1的傾斜表面則會蘸取一層未固化的硅橡膠5；

第三步，將第二步得到的蘸有未固化的硅橡膠5的第一級底層傾斜的毫米級片狀結構1壓在微米級具有蘑菇型末端的孔陣列模具7上，在真空環境下，未固化的硅橡膠5將會填入具有蘑菇型末端的孔陣列模具7中，待硅橡膠5固化后，從具有蘑菇型末端的孔陣列模具7中翻出，形成第二級微米級柱子陣列結構2以及第二級微米級柱子陣列2頂部的第三級微米級蘑菇型末端3，得到毫微三級的跨尺度干粘附復合結構。

所述的具有蘑菇型末端的孔陣列模具7是由雙面紫外曝光工藝制備的，其材料是光刻膠；雙面紫外曝光工藝中，硅橡膠5固化后，在從具有蘑菇型末端的孔陣列模具7中翻出之前，先用酒精將光刻膠洗掉。

本發明的有益效果為：