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工人日报 2015年05月29日 星期一

“壁虎爬墙”仿生难题有望破解

《工人日报》(2015年05月29日 06版)

本报讯 (通讯员蒋家平 记者陈华)壁虎能爬墙是因为脚掌上的微纤毛与墙壁接触时产生了很强的黏附力,孔雀羽毛五彩斑斓是因为羽毛表面不同的微纤毛反射不同波长的自然光而成……但由于现有微纳米加工手段的缺陷,人类至今还很难有效制备出如此微小尺度的仿生功能结构和器件。不过,中国科学技术大学的一项最新研究成果则有望解决这一难题。

近日,该校工程科学学院微纳加工研究团队及其合作者利用飞秒激光微纳米打印结合可控的毛细力驱动技术,实现了多种类型的微纳米尺度组装体的可控制备,并将其成功应用于微小物体的选择性捕获和释放。

自然界中广泛存在着以微纤毛或其他丝状结构为基本单元的组装体,这些组装结构赋予了生物体以多种多样的功能,如绚烂的颜色、可控的黏附和脱附性能,以及对水的亲疏性能等等。通过这些微纳米结构的高效可控制造,人们可以发展新型的仿生功能结构与器件。

然而,现有的微纳米加工手段存在较大缺陷,极大地限制了仿生多级功能结构制备技术的发展。中国科大研究团队提出一种激光打印结合毛细力驱动自组装的方法,在高分子材料中制备出一系列结构尺寸、力学常数和空间分布高度可控且一致性极高的微纤毛阵列,并通过人为控制液体与这些微纳结构之间的表面张力,可以高精度自由调控这些微纤毛阵列,实现对微物体进行选择性捕获或释放。

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