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  仿生制造是通過(guò)對(duì)自然生物的模仿實(shí)現(xiàn)高性能材料、結(jié)構(gòu)、器件和裝備的設(shè)計(jì)和制造，為學(xué)術(shù)及工程領(lǐng)域提供靈感和技術(shù)突破。壁虎能夠在豎直墻壁以及天花板表面靈活自由的爬行或長(zhǎng)時(shí)間靜止不動(dòng)，對(duì)于任意粗糙度和取向的表面都能夠提供強(qiáng)大且可逆的粘附能力，近十幾年來(lái)受到廣泛關(guān)注。以其腳掌末端結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，科研人員已經(jīng)能仿制出類(lèi)似的干粘附結(jié)構(gòu)，并在特種機(jī)器人、智能機(jī)械手、醫(yī)療工程等領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的應(yīng)用潛力。

  傳統(tǒng)仿生干粘附結(jié)構(gòu)通常采用光刻、刻蝕、模塑、3D打印等機(jī)械加工的方法制備，其幾何形狀和功能特性有限，僅能在特定范圍目標(biāo)表面展現(xiàn)出高強(qiáng)度粘附特性，無(wú)法與生物體粘附結(jié)構(gòu)性能相提并論。形成鮮明對(duì)比的是，生物體粘附結(jié)構(gòu)是通過(guò)細(xì)胞增殖分化生長(zhǎng)形成，無(wú)須像傳統(tǒng)加工那樣需要一系列制造過(guò)程疊加，即可實(shí)現(xiàn)形狀特征（抹刀狀或蘑菇狀形貌等）和性狀特征（結(jié)構(gòu)內(nèi)部剛度梯度化分布）的一體化生長(zhǎng)成形，在不同目標(biāo)表面表現(xiàn)出令人驚奇的粘附特性。

從“加工”到“生長(zhǎng)”

 圖1 軟殼/硬核復(fù)合形式粘附結(jié)構(gòu)自主生長(zhǎng)成形

為何生長(zhǎng)、如何控制

 圖2 核殼結(jié)構(gòu)電場(chǎng)誘導(dǎo)自生長(zhǎng)成形

粗糙表面粘附增強(qiáng)機(jī)制

 圖3 核殼結(jié)構(gòu)在粗糙表面的粘附增強(qiáng)機(jī)制

自生長(zhǎng)核殼結(jié)構(gòu)粘附效果

圖4 核殼結(jié)構(gòu)在不同目標(biāo)表面的粘附性能

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35436-6