近二十年以来，科学家们受爬行动物的启发，对纤维胶粘剂进行了广泛研究，成功合成了能够牢固地附着在各种表面上的纤维胶粘剂。然而，到目前为止还没有一种能够同时具有高附着力和强疏液性的纤维胶粘剂，许多人造纤维胶粘剂具有较强的疏水性，当表面接触低表面张力的液体时，粘合性能就会大大减弱。
亮点
近期，德国斯图加特马克斯·普朗克智能系统研究所的Metin Sitti报道了一种受生物启发的弹性纤维胶粘剂，结合了蘑菇状纤维的强粘附性和纤维尖端双凹角几何形状的疏水性，不仅对低表面张力液体表现出超强疏液性，同时又保持了超强的粘合性能。强疏液性使该纤维胶粘剂能够有效地应用在有水、油或其他液体的表面；此外，该纤维胶粘剂还具有高度可变形性和拉伸性，能够抵抗较强程度的物理作用，大大扩展了它的实际应用范围。
弹性纤维胶粘剂的制作
研究人员使用基于刚性的3D印刷制造技术，通过两次成型工艺得到纤维胶粘剂，使用PDMS作为弹性体，并且该制作方法适用于多种弹性体材料。
制作过程如图1所示，首先使用双光子聚合法在玻璃基板上3D打印纤维阵列；然后将单体与交联剂比为20：1的PDMS组合物浇铸并固化在纤维阵列上进行氟硅烷化；随后模制母版的PDMS制品，再使用单体与交联剂比为10：1的PDMS组合物进行脱模，得到具有弹性的纤维胶粘剂。
图1.弹性纤维胶粘剂的制作过程
疏液性测试
研究人员通过接触角测量来表征纤维胶粘剂的疏液性，结果如图2所示，该纤维胶粘剂即使对甲醇、全氟己烷等低表面张力的液体同样表现出较强的疏液性；
图2. 纤维胶粘剂的疏液性表征
此外，该纤维胶粘剂还能够对多种液体进行图3-4所示的液滴拾取和放置操作，这也表明了其具有优异的疏液性。
图3.纤维胶粘剂对液滴的拾取和放置
图4. 纤维胶粘剂对液滴的拾取和放置
粘附力测试
随后，研究人员通过拉力测试表征了纤维胶粘剂的粘附力。结果如图5所示，即使在2mN的低预紧力下，该纤维胶粘剂的所能承受的拉力也比平滑表面控制的粘合剂（图5b虚线）高出五倍左右！并且当胶粘剂中纤维帽直径超过28 µm时，其粘附应力超过100 kPa，这均表明了该纤维胶粘剂的超强粘附力。
图5.纤维胶粘剂的粘附性表征
机械性能
研究人员所制备的纤维胶粘剂还具有优异的机械性能，从图6可以看出，即使经过较强的物理拉伸作用，该胶粘剂仍然能够恢复原始状态并保持粘合性和疏液性，证明了该纤维胶粘剂优异的弹性和可拉伸性。
图6. 纤维胶粘剂的机械性能表征
在本篇文章中，研究人员介绍了一种受生物启发的超疏液纤维胶粘剂，其不仅具有超强的疏液性，同时又保持超强的粘合性能，为纤维胶粘剂的发展提供了新的方法，同时可扩展的制造工艺也有望实现其产业化发展。我们相信，这项技术将会在机器人技术、汽车工业、医疗设备、便携式电子产品的界面接触等领域得到广泛的应用！
来源：新材料在线
