仿生多纤维结构的制备及其表面特性研究

来源 :中国科学院力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quuizx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然界中一类动物及昆虫不仅能在垂直的物体表面停留及爬行,而且能够倒挂在天花板上运动自如,这种特殊的本领已经成为仿生科技研究的方向之一,揭示其黏附机理,将为设计高强黏附材料及微型爬壁机器人提供重要的理论指导。2002年美国科学家Autumn等人发现壁虎等动物超强的黏附力来源于脚部多分级刚毛结构与物体表面间的范德华力,其黏附及脱黏机理成为理论研究的关键问题,仿生多纤维结构的制备也应运而生。本文利用聚苯乙烯材料仿生制备多纤维结构,单根纤维尺寸达到纳米量级,与壁虎脚部末端绒毛的尺寸相仿,样品的形貌具有较好的规律性,进一步对样品的微结构特征与表面摩擦特性分别进行了理论分析和实验研究。主要研究内容如下:   ⑴用PS(聚苯乙烯)作为原料,利用模板覆盖法制备仿生多纤维结构,对该结构微结构特征及表面强烈的疏水性质进行了测试及分析,对纳米纤维柱粘连的临界条件进行了理论分析,给出了单根纤维产生屈曲变形的临界应力,为今后实验分析提供了理论指导。   ⑵进行了多纤维结构的摩擦性能实验研究,研究发现多纤维纳米结构的表面摩擦系数为同样材料的平滑表面摩擦系数的3倍左右。用JKR接触理论分析了黏附对纳米结构表面摩擦性能的影响。   ⑶实验考察了多纤维结构表面的摩擦性能随法向压力载荷的变化情况,初步探索结果显示在一定的载荷范围内,该表面的摩擦系数随法向载荷的增大而增大,并应用JKR理论和纳米摩擦学理论解释该现象。
其他文献
体位改变会引起血流动力学参数变化,尤其对血流压力影响较大.目前,体位改变对血流压力影响的确切内部机制仍不清楚。在体位改变实验中,不同的研究者得出了不同甚至是相互矛盾的
学位
岩石是一种含有大量细、微观裂纹的高度非均匀材料,其变形破坏过程实质上是岩石材料中裂纹的形成、扩展、相互作用直至最后贯通破坏的动态演化过程。由于演化过程涉及到不连续
学位
随着铁路客运速度的不断提高,列车与空气之间的相互作用变得越来越剧烈,深入开展高速列车空气动力学性能的试验研究变得十分紧迫和关键。列车动模型模拟试验是根据相似理论研究
学位
我国是一个煤炭资源生产和消耗大国,对煤炭原料的大量需求导致了开采的饱负荷或超负荷运行,因此我国的煤炭开采事故频发,给国家和人民的生命财产安全带来了极大损失。统计资料表
学位
薄结构由于具有某些方面的特点,已被广泛地应用于各类实际问题中,如涂层问题、各种层合结构问题以及电子器件的散热问题等。薄结构由于其某一维度几何尺寸与另外两个维度的尺寸
非晶合金因为其独特而优异的力学、物理和化学性能一直被人们广泛关注。非晶合金材料在国防、航空航天、体育和电力等领域都有广阔的应用前景,非晶合金的玻璃转变和纳米压痕
激光烧蚀材料是一个复杂的物理化学过程,其烧蚀效果受激光特性、材料性质以及外部环境条件的影响。本文以航空航天中常用的铝、镁、钛3种典型金属材料为主要研究对象,利用自
随着电力供需矛盾日益突出和电力市场的推进,越来越多的电力部门运用可靠性评估技术,对其规划、设计和运行阶段的一个或多个领域进行定量的可靠性评估。发输电组合系统可靠性评
芳纶纤维片材在土木工程中的应用是一个全新的技术。芳纶纤维具有良好的介电性、良好的耐腐蚀性、良好的热稳定性、良好的抗冲击性和耐疲劳性、良好的预应力张拉性等优点,在桥
无刷直流电动机是以电子换相代替机械换相的直流电动机,它保持了直流电动机的优良特性,具有较好的起动和调速性能,而且它无需机械换相器,使电机的结构简单,可以从根本上克服一般有刷直流电动机易于产生换相火花的弊病,在航天、机器人、数控机床等许多工业领域,以及医疗器械、仪器仪表及家用电器等方面的应用日益普及。但是,无刷直流电动机运行中存在转矩脉动问题,对实现更精确的位置和更高性能的速度控制有极大影响。本文的