题目：形状记忆聚合物超强可调智能粘附力学及应用

时间：2023年11月27日 10:00-11:30

地点：机械与动力工程学院 F310会议室

邀请人：张文明 教授（振动、冲击、噪声研究所）

报告人简介

令狐昌鸿，新加坡南洋理工大学博士后研究员。主要从事智能界面粘附力学及其应用研究。研究工作主要基于界面力学/物理/化学，利用智能材料、生物材料的可调特性，揭示不同条件下界面粘附强度强弱控制的机理，探索界面粘附强度调控规律，并基于此研发自适应界面粘附系统，集成并应用于机器人、机械手、无人机、可穿戴柔性电子器件、微纳组装、3D打印、医疗、超材料等领域。拥有中国国家发明专利10项，实用新型专利8项；于Elsevier发表专著章节一章；在JMPS、EML、IJSS、Science Advances、Nature Communications、PNAS、National Science Review、npj Flexible Electronics、Soft Matter等期刊上发表SCI论文20多篇，H 因子14，引用830。

报告摘要

壁虎仿生的智能干粘附技术在当今的制造和工业中发挥着不可替代的作用。然而，传统的聚合物干粘附技术面临两大挑战：首先是“粘附佯谬”，即尽管分子间存在强烈的相互作用，传统聚合物干粘附的粘附强度仍会因表面粗糙度的增加而迅速衰减；其次是“调控矛盾”，即高粘附强度与按需释放之间的矛盾。目前，粗糙表面的“粘附佯谬”和“调控矛盾”问题仍待解决。

本研究使用形状记忆聚合物（SMP）来克服粗糙表面的“粘附佯谬”和“调控矛盾”，并基于此开发超强智能粘附挂钩和可用于重物抓放的软抓手。SMP能在柔软的橡胶态与粗糙表面形成完全接触。之后保持外载，将SMP冷却到玻璃态，则SMP和粗糙表面的完全接触状态由于形状锁存效应而“冻结”，从而能产生很强的“橡-玻”粘附。其粘附强度高达2 MPa，并随着表面粗糙度的增加不降反增，克服了粗糙表面的“粘附佯谬”。当SMP在外部刺激作用下回到橡胶态，其形状记忆效应会驱动SMP粘附脱粘。表面粗糙度越大，橡胶态的弱粘附越弱，使得SMP在粗糙表面的粘附调控比能在表面粗糙度增加时与粘附强度同步增加。

该工作为设计能适应更多表面情况的超强可调智能粘附奠定了基础，有望拓展智能粘附在高负载的机械抓手、高空作业机器人等领域的应用。