贻贝启发电响应智能粘附材料的结构设计及性能研究

基本信息
批准号:21905039
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:陈宁
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
电化学智能与仿生材料化学贻贝可逆粘附性攀爬机器人
结项摘要

Smart materials with regulated adhesion have wide applications in scientific research and engineering. Current smart materials with regulated adhesion have the disadvantages of irreversible adhesion conversion, substrate limitation, inconvenience in applications and complicated preparation processes. In this study, inspired by the strong and adhesive cuticle of mussel byssus, polymers with pendent catechol moieties are synthesized. The polymers are used as redox-active materials of electrochemical devices. Through the reversible conversion of catechol moieties from highly adhesive catechol to low-adhesion diquinone induced by electrochemical reactions, the devices can transfer its highly adhesive states to low-adhesion states reversibly. In applications, electrochemical devices with reversible adhesion are used in the feet of wall-climbing robots. At high adhesion state, the feet of wall-climbing robots stick on the wall, while at low adhesion state, the feet of wall-climbing robots lift and move forward. By controlling the adhesion and movement of each food of wall-climbing robot sequentially, the wall-climbing robots can move on a vertical wall.

智能粘附材料在科学研究和工程中有广泛的应用,常见的智能粘附材料存在粘附性无法可逆转换,使用场景受限,应用不方便,制备过程复杂等问题。本项目受高强度和高粘附力的贻贝足丝角质层启发,拟合成邻苯二酚基团修饰的高分子,用做电化学器件的电极材料,制成电响应智能粘附材料。通过电化学氧化还原反应控制邻苯二酚基团在高粘附性的邻苯二酚和低粘附性的邻苯二醌之间可逆转换,实现通过电流电压对材料的粘附进行可性逆调控。这种控制粘附性的方法具有可逆性好,通用性强和操作简便等优点。本项目探索了电响应智能粘附材料在攀爬机器人中的应用,将材料用于攀爬机器人的四足,通过控制材料的粘附性,控制机器人的四足在粘附于墙面和脱离墙面向前运动的状态之间转化。通过依次控制机器人四足的粘附性和运动实现机器人在垂直的墙面爬行。

项目摘要

智能粘附材料在科学研究和工程中有广泛的应用,常见的智能粘附材料存在粘附性无法可逆转换,使用场景受限,应用不方便,制备过程复杂等问题。本项目受高强度和高粘附力的贻贝足丝角质层启发,拟合成邻苯二酚基团修饰的高分子,用做电化学器件的电极材料,制成电响应智能粘附材料。本项目受高强度和高粘附力的贻贝足丝角质层启发,合成邻苯二酚基团修饰的高分子,制成薄膜,拉升强度为7MPa,断裂伸长率45.7%电导率达,2.2×10-4 S cm-1,将材料溶解,涂在玻璃上,测得膜对玻璃的粘附力为1.6MPa。本项目在弹性的橡胶上接枝邻苯二酚基团。通过thiol-ene点击反应制备出邻苯二酚修饰的PVDF-CTFE。将邻苯二酚修饰的PVDF-CTFE加入含有2-氟吡啶三氟乙酸盐,单壁碳纳米管的乙酸乙酯中,浇筑在玻璃上,膜的拉伸强度10.3MPa,断裂伸长率85.2%,与玻璃之间粘附力电导率为2.4×10-4S cm-1,但是组装成电化学器件,通电时并未显示出电化学响应粘附性。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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