仿壁虎材料可在极端温度下保持超强粘结特性

 

  美国代顿空军研究实验室与凯斯西储大学联合开发出一种受壁虎脚启发的新型干性仿生粘结材料,可在极端温度下保持超强粘结特性,甚至在温度越高时粘结越牢固。研究人员将这种由碳纳米管组成的粘结材料制成双面胶带,无论在液氮低温环境还是在熔融的金属银中,胶带粘结性能都不会下降。

 

  粘结材料由竖直排列并“捆绑”至固定节点的碳纳米管构成,具有类似壁虎足垫表面微毛的显微结构。壁虎得益于这种微毛结构,可以在垂直的墙壁上自由行走,受此启发,人们已经开发出多种粘结材料或粘附装置。然而,大多数商用胶带在低温或较高温度下会失去粘性,但这种碳纳米管新型粘结材料可以在-196℃下保持粘附力,而在418℃时粘附力是常温的2倍,在1033℃下达到6倍!

 

  研究人员使用高能扫描电子显微镜观察这种粘附力增加的反常现象,发现碳纳米管在高温下会“塌陷”成网状结构,增大了与粘结材料的接触面积,提高了起到“粘结”作用的范德华力。这种干性粘结材料在低温下不会失去粘结效果,是因为粘结材料表面并没有因为温度降低而发生变化。

 

  这种新型粘结材料在温度变化达数百摄氏度的太空环境中具有巨大的应用前景。此外,该材料还具有导热和导电特性,可用于电子领域,保证电路或元器件的高温性能。研究人员表示,在室温下,这种碳纳米管双面胶带在许多粗糙表面具有和商用胶带一样的粘结力,如纸张、木材、塑料和墙等表面,可用于家用导电胶带和壁虎机器人。该研究成果近日发表于《自然通讯》期刊。

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