《仿爬山虎吸盤粘附作用的納米製造》是依託華南理工大學，由鄧文禮擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：仿爬山虎吸盤粘附作用的納米製造
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：鄧文禮
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我們的前期研究顯示，爬山虎吸盤的組分多樣性以及海綿狀和陣列柱狀結構使吸盤與支撐表面具有超強的粘附作用，是新型納米仿生體系。揭示和闡明吸盤的組成、微結構與粘附性能之間的本質聯繫在納米製造中具有學術意義和研究價值，因而本課題提出進一步開展基於爬山虎吸盤粘附作用的納米製造。主要內容：（1）採用表面和界面分析方法確定吸盤的微結構；採用固相微萃取和生物膜分離技術等方法提取吸盤中的主要成分，用多種結構分析技術確定各組分的分子結構；考察吸盤的組分對微結構和粘附性能的影響並進行理論分析和計算機模擬，闡明和建立吸盤的粘附機理；（2）將電化學刻蝕、電子束刻蝕和模板鑄造技術相結合研究仿吸盤粘附作用的納米製造，利用掃描隧道顯微技術和原子力顯微技術在納米製造中的獨特優勢，分析仿吸盤納米製造過程中的尺度效應、表面界面效應，通過組成調控達到性能最佳化。本課題將為發展基於物理/化學/生物作用原理的納米製造技術提供科學依據。
結題摘要
“仿爬山虎吸盤粘附的納米製造”課題組圍繞項目關鍵科學問題，經過三年時間的實施完成，實現了預期目標，獲得了一系列創新性研究結果： 1. 研究發現爬山虎吸盤具有功能性的多孔結構，該種結構一方面利用孔道增加吸盤與粗糙型基底的接觸面積；另一方面，便於儲存分泌物並增強吸盤與基底的粘附能力。我們利用多孔氧化鋁為模板進行結構仿製。通過多孔氧化鋁倒模聚合物的方法進行仿製，研究了該種新材料的粘附性、親疏水性等性能，得到了一系列預期的結果。 2. 採用一步陽極氧化法在鋁基底上製備了不同形貌的氧化鋁分級結構。實驗證明了這種氧化鋁分級結構在不經過低能物質的修飾下就可以實現超疏水性能。更重要的是我們發現最終得到的材料表現出很大的粘附性差異。研究結果表明分級結構的出現是實現超疏水性能的必要條件。製備得到的超疏水氧化鋁塗層同時也表現出很強的機械性能，在經過反覆摺疊，用手指用力壓，用膠帶反覆粘附都不會影響其超疏水性能。另外，此超疏水表面對冰水、沸水、強酸、強鹼、熱酸、熱鹼、高溫、有機溶劑、油污染等都有很強的抵抗力。 3. 設計合成具有特殊組裝基元的有機化合物，確立分子自組裝結構與其性能之間的關係，實現自組裝新體系的可控建立和新技術的發展。設計合成了具有不同碳鏈結構的芴酮衍生物和其他具有特殊結構的有機分子，研究了不同分子在基底表面及不同溶劑中的自組裝形態的形成與轉變過程。結合理論計算模擬分析了不同結構基元存在下，弱鍵相互作用的競爭導致自組裝結構的變化規律。通過改變分子結構、採用不同溶劑、調節不同溶液濃度等策略措施實現了從分子自組裝組織到可控陣列，揭示分子間弱鍵的變化與結構的關係。
