仿生

本研究将光催化二氧化钛( TiO2 )纳米粒子引入到聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )中，得到PMMA / TiO2纳米复合材料，随后通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )转移复制形成鲨鱼皮结构。结果表明，与平板状PMMA / TiO2纳米复合材料相反，鲨鱼皮状PMMA / TiO2纳米复合材料由于其光催化、抗菌和结构性能的协同作用，阻止了长达2 周的生物膜的形成。本研究为抑制生物膜形成提供了一种切实可行的方法。

本文通过自制的粘接测试平台，获得了聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /碳纤维复合材料在热真空环境下的粘接性能。Ladybird-仿生PDMS /碳纤维片层复合材料模仿了瓢虫setae的梯度刚度结构。考察了基料与固化剂质量比、环境压力、温度等因素对胶粘剂材料性能的影响。结果表明，当上层PDMS层的基底与固化剂质量比设置为30时，真空和常压下的法向平均黏着力分别可达到3.8   N   cm-2和5.4   N   cm-2，材料具有较好的表面适应性。由于负压的作用，常压下的正常粘附性一般优于真空下的粘附性。在大气环境和真空环境中，经过260多次循环试验，正常粘附力基本保持在初始值附近。高温降低了材料的粘结性能。结合热重分析( TGA )结果和材料柔顺性数据，给出了胶粘剂性能变化的原因。本工作介绍了一种提高粘接材料适应性的方法，为PDMS /碳纤维片层复合材料在空间等热真空环境中的应用提供了重要依据。

通过光刻/胶体光刻制备了几种具有人工精细可控微/纳米分级结构的环氧热固性( ET )复合涂层，并将其应用于防腐领域。首先，通过常规光刻工艺制备了间距可控、微尺度圆柱结构宽度可控的硅片。随后，在先前硅片表面光滑洁净的表面用微尺度圆柱体制备纳米尖端，通过胶体光刻技术生成纳米尖端。此外，以聚二甲基硅氧烷( PDMS )为软负模板，采用纳米铸造技术复制ET涂层。对所制备的硬硅模板和ET涂层的表面形貌和接触角( CA )进行了鉴定。水滴在具有生物诱导微/纳米分级结构的ET涂层上的CA为160°，说明该涂层比具有独特表面结构的ET涂层具有更高的疏水性。对所制备的具有/不具有显著结构的ET涂层的防腐研究表明，对于短期和长期的研究，BET涂层的冷棒钢( CRS )电极比其他ET涂层具有更好的防腐性能。这种精细可控的微/纳米结构涂层工艺为进一步创新研究腐蚀防护方法和材料设计打开了大门。

快速高效制造的高灵敏度柔性电容压力传感器( FCPS )具有友好的人机交互功能。本文采用两步模板法从荷叶表面制备仿生微塔聚二甲基硅氧烷( PDMS )，研制了一种高灵敏度FCPS。该电容传感器由PDMS介质层和夹在中间的Cu纳米线电极组成，灵敏度高达~ 1.207   kPa - 1，检出限小于0.02   kPa，响应时间快达61.6   ms。特别地，当弯曲半径为5   mm时，传感性能基本保持不变。此外，FCPS能够经受4000次重复测试，保持性能稳定，在加载和卸载过程中灵敏度几乎相同，具有较高的鲁棒性。这些结果表明，FCPSs在电子可穿戴、人体健康监测和表面不平整应用方面具有潜在的应用前景。

多功能复合柔性传感器是柔性和可伸展电子的重要组成部分。在这篇文章中，我们提出了新颖的贻贝启发的Janus结构彩色电影作为视觉灵活的电子。采用分层组装的方法制备了由导电碳纳米管( CNT )层、支撑聚二甲基硅氧烷( PDMS )层和二维胶体晶体( 2D-CCs )形成的结构色层组成的三层结构Janus复合膜。所制备的多层CNT薄膜和2D-CCs分别通过自组装工艺和聚多巴胺( PDA )的粘附作用集成在支撑PDMS层的两侧，为Janus复合膜提供相应的优良导电性、柔韧性和视觉光学传感。说明CNT薄膜不仅可以作为其在宽带频率场中的光吸收特性，增强2D- CC阵列结构颜色的对比度，而且可以赋予具有光热响应特性的复合薄膜。此外，由于具有优异的电学性能、可视化的结构颜色和光热响应，得到的Janus结构色膜在人体运动和近红外( NIR )光照引起的形变下表现出稳定的电学传感和可视化的颜色传感，在柔性和可伸展的电子领域具有重要作用。