韩美研究团队研发新型水下粘合技术,或推动多领域革新
2025-08-29 11:20
来源:首尔国立科技大学
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软体机器人技术作为自主系统领域的新兴方向,正凭借柔性可变形材料特性,在深海采样等下一代任务中崭露头角,而强大的粘附力和自主分离能力成为关键需求,仿生粘附技术为此提供了颇具前景的解决方案。

自然界中,壁虎足、贻贝蛋白和章鱼吸盘展现出的高效、可逆水下粘附能力,为研究人员带来灵感。他们利用化学键、吸力、负压和毛细力,开发出可切换的水下粘附方法。

由首尔国立科技大学化学与生物分子工程系尹铉植教授领衔的韩国和美国研究团队,成功研发出仿海星的管足,用于临时和可切换的水下粘附和运输。相关研究成果已在线发布于《科学进展》杂志。

尹教授介绍,受海星启发的技术能像真正的海星管足一样,在水下按需连接和拆卸。海星作为棘皮动物,具备在岩石上移动、附着粗糙表面、在沙子中挖洞及抛掷沙粒等能力。该创新技术无需化学粘合剂,就能提供强大抓握力,有望革新水下机器人、船舶维修和医疗设备等领域。

这种受海星启发的管足由两个串联粘合、机械性能不同的圆柱形部件组成,包括柔软的水凝胶管嘴和坚硬的管柄。其原理是,直立的水凝胶圆柱体膨胀时选择性改变形状,变成柔软杯状垫,接触时自我变形伸展,最终实现与目标表面的理想粘附。管内分离形成的真空状态可产生高达 65 kPa 的强大水下粘附力。

人工管足具有高粘附滞后性,能基于外部刺激自动释放,并通过气动驱动快速分离。研究团队通过水下操作岩石,展示了该临时水下粘合剂的功能。

这项技术有望实现广泛应用。在工业领域,可逆、无胶的抓握技术可实现 MicroLED 制造中的芯片精确转移;在潮湿环境中,能临时牢固固定生物医学贴片和手术器械。结合强大粘合力和易剥离性,为工业和医疗保健领域提供多功能解决方案。

在显示器制造领域,其精确、可控的抓握能力可实现 MicroLED 生产中高度可靠的芯片转移,助力打造更明亮、更节能的智能手机、可穿戴设备和大型显示器屏幕。在医疗保健领域,可逆、无胶粘合技术可用于制造下一代生物医学贴片、可穿戴传感器和手术工具,这些产品能牢固附着在湿润皮肤或组织上且不引起刺激,提高患者舒适度和治疗效果。

该研究通过提供强大且温和的连接方法,有望推动未来设备向更薄、更智能、更人性化的方向发展。

更多信息: Hyemin Lee 等,《受海星启发的管足,用于临时和可切换的水下粘附和运输》,《科学进展》(2025 年)。

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