Bioinspired micropillar array with micropit for robust and strong adhesion

粘附 锥面 纳米技术 材料科学 截头台 壁虎 复合材料 机械工程 工程类 生态学 生物
作者
Bo Zhu,Hao Cao,Zhouxiang Chen,Wentao Wang,Zhekun Shi,Kangjian Xiao,Yifeng Lei,Sheng Liu,Yi Song,Longjian Xue
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:454: 140227-140227 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140227
摘要

• FCM has an adhesion strength of 1.2 MPa under a loading force of 5 mN, which is 3.7 times of the micropillars with a flat punch top. • FCM is quite robust that the structure and the adhesion performance are very well maintained even after1000 cycles of adhesion tests. • The structure of FCM is quite simple that it could be easily fabricated and replicated. Robust and strong adhesion is highly required for reversible adhesions. Inspired by gecko setae and octopus sucker, micropillar array with frustum of conical micropits (FCM) was fabricated by direct laser writing lithography. With an optimized micropit in FCM, the adhesion strength of 1.2 MPa is achieved under a loading force of 5 mN, which is 3.7 and 2.1 times the micropillars with flat punch top and circular conical micropit, respectively. Under a loading force larger than 3 mN, compliant contacts are formed between FCM micropillars and the counterpart surface, which results in a uniformly distributed stress at the separating interface, an instantaneous detachment of multiple FCM micropillars, and therefore a strong adhesion. Moreover, the adhesion of FCM is quite robust that 1000 cycles of attaching and detaching have no influence on the adhesion performance. The work here not only provides a bioinspired structure for strong and robust adhesion but also consolidates the concept of combining features from different biological systems to create new functional materials.
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