具有脱附机制的仿生湿吸足垫制造技术研究

仿生吸附足垫模拟爬壁动物的吸附机理，具有很强的稳定性、与环境无关性，按不同机理分为湿吸足垫和刚毛足垫。仿生湿吸足垫表面复制能力好，在湿滑壁面具有原理上的优势。爬壁过程中，足垫吸附和脱附壁面快速交替进行，因此在脱附时克服湿吸力的能力与吸附时产生大的湿吸力同样重要。本项目的特色在于提出仿生湿吸的脱附新问题，设计仿生湿吸足垫的新结构，探索仿生微制造的新方法，研究变截面微结构加工的新工艺。主要研究内容：研究仿生湿吸足垫微结构对湿吸力和分离力的影响规律，设计足垫表面微结构截面形状；根据设计结果进行变脉宽微细电解加工，实时改变电源脉冲宽度，使加工间隙不断变化，制造微米尺度变截面金属沟槽；在微沟槽中浇铸高分子材料制造湿吸足垫。本项目旨在推动仿生湿吸附技术在工业、航空航天、消防和军事领域的应用。同时，所提出的变脉宽微细电解加工新工艺，可通用于形状不规则微结构的加工场合，丰富微细加工技术群。

本项目提出仿生湿吸的脱附新问题，设计仿生湿吸足垫的新结构，探索仿生微制造的新方法，研究变截面微结构加工的新工艺。各项研究工作按照研究计划进行，完成了各项研究内容，共发表发表学术论文6篇，其中SCI/EI检索4篇；申请发明专利3项，并获得上海市科技进步一等奖1项。完成的主要研究内容：（1）分析昆虫足垫吸附力的液体桥模型，通过实验及理论分析研究仿生湿吸足垫微结构对湿吸力和分离力的影响规律，设计足垫表面微结构截面形状，对半球形微结构在足垫的吸附、脱附性能及粘液的迅速排开等方面的作用进行分析，并对足垫半球形微结构进行力学分析和有限元模型分析；（2）进行变脉宽微细电解加工，实时改变电源脉冲宽度，使加工间隙不断变化，制造微米尺度变截面金属沟槽。提出变脉宽微细电解加工模型，搭建变脉宽微细电解加工系统，对电解液、脉冲电压、占空比等实验影响因素进行分析选择，在适宜的加工工艺参数下进行变脉宽微细电解加工实验，制造出呈圆弧状的变截面微孔；（3）基于仿生湿吸附原理，在微沟槽中浇铸硅橡胶高分子材料制造仿生湿吸附足垫，并在搭建的测试系统上进行足垫的性能测试实验。