导读:本文包含了壁虎粘附论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:仿壁虎机器人,干粘附材料,负表面运动,新型仿生脚掌
壁虎粘附论文文献综述
石叶[1]（2019）在《基于干粘附技术的仿壁虎机器人负表面粘附运动研究》一文中研究指出壁虎在任意表面具有卓越的攀爬能力,其稳定爬行所需的粘附力来自于脚底刚毛和接触面间形成的分子间作用力——范德华力。与其他吸附方式相比,干粘附技术有粘附过程简单、无噪声、可重复使用、应用范围广等优点,而现有的基于干粘附技术的仿壁虎机器人大都只实现了在垂直表面上的粘附爬行,因此实现机器人在负表面(天花板)稳定粘附运动是仿壁虎机器人模拟壁虎在叁维空间表面无障碍运动的重要环节和技术难点。研制可在负表面稳定粘附的仿壁虎机器人,使该机器人具备叁维空间表面无障碍运动能力,在反恐侦查、狭小空间检测、航天器表面在轨维护等领域具有重要的研究意义和应用价值。本文以大壁虎为仿生对象,对壁虎的粘/脱附运动方式进行观察和分析,仿生设计了具有自主粘/脱附功能的机器人脚掌。建立仿壁虎机器人运动坐标体系,对其进行运动学正/逆解分析,求得运动学解析式,通过MATLAB/SimMechanics仿真验证正/逆解公式推导的正确性。对干粘附材料的粘附性能进行研究,分析其粘附力与接触面积的关系,提出了干粘附材料的粘附模型。设计多种新型脚趾结构,测试和分析了预压力、脚趾结构与脚趾运动模式对仿生脚掌最大粘附力的影响;测试了脚趾结构、碰撞速度、碰撞前脚趾形变状态与脚掌碰撞后粘附力之间的关系,获得适合仿壁虎机器人在负表面稳定粘附运动的最优参数。分析仿壁虎机器人脚掌与接触面碰撞力的变化,采用弹簧阻尼模型模拟足端粘附接触的力学特性,设计多种运动步态,实现了仿壁虎机器人负表面稳定粘/脱附运动的仿真,验证了弹簧阻尼模型的可行性;规划和设计仿壁虎机器人负表面运动控制策略,开展了仿壁虎机器人样机的负表面稳定粘附运动实验,实验结果表明:仿壁虎机器人可以在负表面上实现稳定的粘附爬行。在此基础上,最终实现了仿壁虎机器人在全空间表面无障碍运动,以上实验验证了脚掌结构设计、步态规划和运动控制方法的可行性,可为全空间无障碍运动的干粘附机器人奠定理论与实验基础。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-03-01）
徐艳芳[2]（2015）在《基于PAA模板仿壁虎脚粘附材料的制备及表征》一文中研究指出自然界中的壁虎可以在任何物体的表面自由爬行,其脚掌的粘附结构及粘附机理受到了很多学者的重点研究。壁虎脚与物体之所以具有如此强的粘附力源于壁虎脚的独特结构。本论文围绕仿壁虎脚微纳米阵列的制作工艺开展了如下研究。本文首次以添加不同草酸含量的磷酸／草酸混合溶液为电解液,采用温和阳极氧化的方法制备多孔阳极氧化铝(PAA)模板,讨论了电解液成分和浓度、氧化电压、氧化时间和扩孔时间对PAA模板结构参数的影响。随后以单层和双层PAA为模板,采用旋涂的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)微纳米阵列式薄膜,讨论了不同的高聚物浓度和不同模板孔径下高聚物纳米柱阵列的生成情况。采用SEM对PAA模板及高聚物阵列进行表面形貌的表征,采用AFM对微纳米柱的粘附力进行了测试,采用接触角测试仪高聚物微纳米柱阵列对水的表面接触角进行测试。对PAA模板而言,混合电解中草酸的加入能提高氧化电压,明显提高了PAA模板的有序性,得到了孔间距在300-500nm连续可调的PAA模板。对于一个特定的氧化系统,模板的厚度与氧化时间呈线性增长,孔径的大小随扩孔时间的增大而增大。采用20wt%的PMMA/DMF溶液和25wt%的PS/DMF溶液制备出的高聚物纳米柱质量最好。对于双层的高聚物微纳米柱,双层PAA模板小孔层的厚度对生成的阵列影响较大,小孔层厚度过大时,生成的表面纳米柱过高会出现倒伏以及相互之间的粘连。表面微纳米阵列式结构提高了高聚物对水的接触角。粘附力方面：纳米柱直径为65nm的双层高聚物阵列粘附性能最好,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为12.67nN,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为9.97nN。得到的粘附性阵列式薄膜可以在制备粘附性胶带及用于智能监测服装的表面生物电干电极方面提供有力支撑。(本文来源于《天津工业大学》期刊2015-12-01）
田野[3]（2015）在《PDMS壁虎脚仿生复合材料设计与摩擦粘附特性》一文中研究指出壁虎脚是由复杂的多尺度多层次纤维结构组成,具有突出的粘着力和摩擦力,被广泛应用于多种领域。然而,仿壁虎脚纤维阵列在不同表面上的摩擦行为、易污染和倒塌等问题是制约此类材料进一步应用的瓶颈。本文对仿壁虎脚纤维阵列结构进行设计,建立纤维粘着和失稳模型。用模板法制备聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsilxane,PDMS)纤维阵列材料,研究工艺参数对纤维阵列形貌和润湿性的影响。研究PDMS微/纳米纤维阵列材料的摩擦特性,并研究复合材料微米纤维阵列杨氏模量和润湿性能。通过数值模拟方法对不同长径比纤维受力后的变形分析可知,纤维受力后的最大位移随纤维长径比的增加逐渐加大,且最大位移增大速率加快。纤维的长径比越大,其受力后变形越大,柔顺性越好,与对磨面的接触面积越大,纤维与对磨面之间的摩擦力较高;对不同杨氏模量纤维受力后的变形研究可知,纤维的最大位移随纤维杨氏模量的增大而减小,且减小速率减慢。由悬臂梁理论推导出适合本试验的粘着理论模型,发现纤维阵列的粘着力随有效纤维数量的增多和纤维与对磨面之间的最大接触面积增大而增大。根据挠曲线微分方程建立最小脱粘力模型,发现纤维脱粘时的最大挠度随纤维受力的增大、长径比的增大和杨氏模量的减小而增大。建立纤维受压失稳模型,发现纤维失稳时的最大临界力随纤维杨氏模量增大和长径比减小而增大。根据数值模拟和建模结果,找到适合本试验的纤维阵列材料工艺和结构。对不同长度全氟癸烷基叁氯硅烷(1H,1H,2H,2Hperfluorodecyltrichlorosilane,PFTS)和十八烷基叁氯硅烷(octadecyltrichlorosilane,ODTS)分子自组装涂层修饰的硅纳米线阵列表面润湿性研究表明,当纤维直径为500 nm时,硅纳米线阵列的疏水性随硅纳米线长度的增加而增大,当纤维长度大于0.5μm时,硅纳米线阵列的润湿性保持不变,水/空气接触角保持在160o,使PDMS更易于剥离,得到完整的PDMS纤维阵列,提高工艺稳定性。根据液滴接触线移动微小距离时整个体系表面能的变化,结合两相不相容液体下的杨氏方程,得到适合本试验的Wenzel/CassieBaxter(Wenzel/CB)模型(在非润湿环境下,后退角接近0度)和CassieBaxter/Cassie-Baxter(CB/CB)(接触角接近前进角)。根据仿生阵列结构设计分析结果,采用模板法制备PDMS纤维阵列材料,探讨氧等离子体刻蚀和化学刻蚀等制备工艺参数对纳米纤维结构的影响,结果表明,当氧等离子体刻蚀功率为30 W,流量为100 sccm时,硅纳米线直径随刻蚀时间增加而减小,当刻蚀时间超过8 min时,刻蚀速度加快;硅纳米线长度随化学刻蚀时间增加而增加,当刻蚀时间超过16 min时,刻蚀速度变慢。比较不同固化方式对样品尺寸和形貌的影响,发现以硅纳米线阵列为模板,采用室温(20 oC)固化12 h加高温(100 oC)固化1 h的固化方式模塑制备PDMS纤维阵列,得到形貌完好且与模板尺寸相同的PDMS纤维阵列材料。对粒子增加PDMS纤维阵列复合材料的形貌和表面粗糙度进行研究,结果表明,增强粒子都包裹在PDMS基体内,粒子对纤维阵列形貌几乎没有影响;粒子尺寸、含量和粒子在基体中分散程度的不同导致纤维顶端表面粗糙度的不同。对制备的PDMS纳米纤维阵列材料的摩擦行为研究,表明放置时间和低于极限的载荷不会对纤维形貌产生影响;纤维阵列结构有效提高其与对磨面之间的摩擦系数,摩擦系数提高了2倍,与粘着模型结果相符合;纤维阵列材料的摩擦系数随纤维长径比的增加呈先上升后下降趋势,当纤维直径为700nm,长度为1μm时摩擦系数最大,为59;对磨面表面能较高,纤维阵列与对磨面之间的摩擦系数较大。探讨PDMS纤维阵列材料的摩擦行为和杨氏模量之间的关系,研究表明,随着固化剂含量增多,微米纤维阵列材料的杨氏模量提高,摩擦力急剧下降;在PDMS中加入第二相Si O2颗粒,使纤维阵列复合材料的杨氏模量提高了67%,摩擦特性仍较高,摩擦系数保持在18,为制备高刚度、高摩擦力的纤维阵列材料提供可能。对颗粒增强PDMS微米纤维阵列的润湿性研究可知,与非纤维阵列结构相比,纤维阵列疏水性的提高主要取决于纤维阵列结构,其接触角提高了27%,由于粒子被包裹在PDMS基体内部,增强颗粒对纤维阵列复合材料的表观润湿性影响较小。最终实现了高粘附性、高刚性和疏水性的纤维阵列材料,扩大了仿生材料的使用范围。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-10-01）
吴荣,赵爱武,王大朋,李达[4]（2015）在《聚氨酯基仿壁虎刚毛干性粘附微阵列的制备》一文中研究指出以聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料制备了聚氨酯预聚体,选择1,4-丁二醇进行扩链得到了浇注型聚氨酯弹性体。通过红外光谱对聚氨酯弹性体的特征结构进行了表征,借助软模板法复型得到了径长比为1∶10左右的微米柱阵列结构。通过测试发现该聚氨酯基微米柱阵列结构形貌规整,力学性能优异,阵列有效弹性模量满足"Dahlquist"粘附准则,并且具有良好的疏水性能。(本文来源于《化工新型材料》期刊2015年09期）
李小博,崔志萍[5]（2013）在《壁虎仿生粘附材料的研究进展》一文中研究指出自然界中存在许多具有优良的粘附特性的生物结构,受此启发,许多课题组对粘附材料开展了深入研究。壁虎的脚掌可以在光滑的表面自如行走,并且脚掌与物体表面粘附属于可逆粘附,研究发现这一特性主要源于壁虎脚上的多尺度微纳结构,使其能够与接触面形成范德华力。目前,仿生制备具有多尺度微纳米结构的黏附表面已成为仿生材料研究领域的一个热点。本文主要介绍了壁虎仿生粘附材料的研究现状并对该领域的研究进行展望。(本文来源于《化工管理》期刊2013年14期）
陈少华,彭志龙[6]（2012）在《壁虎粘附微观力学机制的仿生研究进展》一文中研究指出本文针对壁虎粘附系统最小单元的真实形状,类似于有限尺寸纳米薄膜的铲状纤维,综述了对其微观粘附力学机制主要影响因素的多个研究,主要考虑了有限尺寸纳米薄膜长度、厚度、撕脱角等对撕脱力的影响;物体表面粗糙度以及环境湿度等对粘附的影响因素;包括实验、理论及数值模拟的研究及结果比较.最后给出仿生粘附力学方向仍然存在的主要科学问题及进一步的研究展望.(本文来源于《力学进展》期刊2012年03期）
陈建敏,俞志伟,戴振东[7]（2011）在《基于MATLAB的仿壁虎机器人天花板粘附运动仿真》一文中研究指出壁虎脚掌具有"范德华力"的干粘附特性,而实现仿壁虎机器人在负表面(如天花板)运动具有极高的难度,基于MATLAB/SimMechanic建立了仿壁虎机器人动力学模型。采用变弹性阻尼模型构建粘附力模型,模拟脚掌的粘附力各向异性。利用规划的负表面步态进行天花板粘附运动仿真,仿真表明仿壁虎机器人能按照预定的步态实现天花板的粘附运动,而天花板的非稳定性扰动来自脚掌粘附支撑相和脱附摆动相的交替处,为未来仿壁虎机器人天花板爬行实验提供仿真参考数据。(本文来源于《系统仿真技术》期刊2011年04期）
俞志伟,李宏凯,张晓峰,张昊,戴振东[8]（2011）在《仿壁虎脚趾结构设计及粘附运动性能测试》一文中研究指出壁虎具有在各种表面(如地面、墙面、天花板)上运动的超凡能力。根据大壁虎的脚趾结构及其粘附方式,模拟大壁虎脚趾,设计具有微小粘性褶皱和柔性悬臂结构的仿壁虎脚趾。用多用途摩擦粘附性能试验台,测定仿壁虎脚趾的粘附性能,即仿壁虎脚趾最大拉伸粘附力大小与粘附次数、拉伸角度、粘附轨迹等参数的关系。试验表明模拟壁虎脚趾研制的新型粘附脚趾具有和生物壁虎脚趾相近的粘附力学特性。将此脚趾用于仿壁虎机器人,成功地实现了仿壁虎机器人的90o爬壁。(本文来源于《机械工程学报》期刊2011年21期）
刘彬[9]（2009）在《仿壁虎微粘附阵列的设计、制备及粘附性能研究》一文中研究指出仿生微粘附阵列在特种爬壁机器人领域具有重要的应用前景。作为一种基于干性粘附的功能粘附材料,仿壁虎微粘附阵列具有粘附与脱附可控、对接触表面无损伤、自清洁、可反复使用等优点。本文设计并制备了一种新型的倾斜仿壁虎微粘附阵列。为了防止微粘附支杆工作时发生坍塌、折断、失稳和聚结等方式的失效,分别针对粘附支杆的强度,刚度及稳定性进行分析,确定粘附支杆各个结构的相关参数。理论计算表明:粘附支杆倾斜20°,斜截面为45°时,阵列具有较为理想的粘附性能,且具有这种结构的粘附阵列可便利地调控吸附和脱附。然后针对浇注材料,阵列的基底厚度及密集度等进行分析,确定相应的各个阵列参数。文中还设计并加工了微型浇注模具,提出利用聚合物浇注负顶模来浇注粘附阵列的制备方法,有效地改善了粘附阵列的形貌特性,提高了阵列的粘附性能。最后利用硅橡胶和聚氨酯材料分别制备了两种不同结构的微粘附阵列,并对其进行粘附性能的测试。测试结果表明,该粘附阵列法向粘附强度可达0.31 N/cm2,切向粘附强度可达0.64 N/cm2,尽管微阵列的粘附性能相对于壁虎脚掌具有很大的差距,但其具有各向异性、可控吸附与脱附等粘附特性,在一定程度实现了功能上的仿生。本文以设计、制备及测试微粘附阵列为研究重点,为调控微粘附阵列自主吸附、脱附提供了理论、实验方面的依据,为仿壁虎机器人的粘附脚掌研究提出了有益的启示。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2009-03-01）
王辉静[10]（2008）在《仿壁虎微米阵列的加工及其粘附作用分析》一文中研究指出简要阐述了以MEMS加工技术制备柔性仿壁虎微米阵列的方法,进行实验装置以及实验方法的设计,利用所设计的粘附力测量装置,观测具有不同几何参数的微米阵列样本在不同条件下的粘附效果。主要比较了微米纤毛长度不同、其他几何参数相同的阵列样本与接触表面间的粘附效果;不同面积的阵列样本与接触表面间的粘附效果;微米阵列与不同材料接触表面间的粘附效果。对实验结果进行了讨论分析,得出叁点实验结论。目的是通过实验现象,研究和发现人工合成阵列的接触粘附机理,进行合理的参数设计,从而加工出高性能仿壁虎粘附阵列。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2008年03期）
壁虎粘附论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
自然界中的壁虎可以在任何物体的表面自由爬行,其脚掌的粘附结构及粘附机理受到了很多学者的重点研究。壁虎脚与物体之所以具有如此强的粘附力源于壁虎脚的独特结构。本论文围绕仿壁虎脚微纳米阵列的制作工艺开展了如下研究。本文首次以添加不同草酸含量的磷酸／草酸混合溶液为电解液,采用温和阳极氧化的方法制备多孔阳极氧化铝(PAA)模板,讨论了电解液成分和浓度、氧化电压、氧化时间和扩孔时间对PAA模板结构参数的影响。随后以单层和双层PAA为模板,采用旋涂的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)微纳米阵列式薄膜,讨论了不同的高聚物浓度和不同模板孔径下高聚物纳米柱阵列的生成情况。采用SEM对PAA模板及高聚物阵列进行表面形貌的表征,采用AFM对微纳米柱的粘附力进行了测试,采用接触角测试仪高聚物微纳米柱阵列对水的表面接触角进行测试。对PAA模板而言,混合电解中草酸的加入能提高氧化电压,明显提高了PAA模板的有序性,得到了孔间距在300-500nm连续可调的PAA模板。对于一个特定的氧化系统,模板的厚度与氧化时间呈线性增长,孔径的大小随扩孔时间的增大而增大。采用20wt%的PMMA/DMF溶液和25wt%的PS/DMF溶液制备出的高聚物纳米柱质量最好。对于双层的高聚物微纳米柱,双层PAA模板小孔层的厚度对生成的阵列影响较大,小孔层厚度过大时,生成的表面纳米柱过高会出现倒伏以及相互之间的粘连。表面微纳米阵列式结构提高了高聚物对水的接触角。粘附力方面：纳米柱直径为65nm的双层高聚物阵列粘附性能最好,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为12.67nN,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为9.97nN。得到的粘附性阵列式薄膜可以在制备粘附性胶带及用于智能监测服装的表面生物电干电极方面提供有力支撑。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
壁虎粘附论文参考文献
[1].石叶.基于干粘附技术的仿壁虎机器人负表面粘附运动研究[D].南京航空航天大学.2019
[2].徐艳芳.基于PAA模板仿壁虎脚粘附材料的制备及表征[D].天津工业大学.2015
[3].田野.PDMS壁虎脚仿生复合材料设计与摩擦粘附特性[D].哈尔滨工业大学.2015
[4].吴荣,赵爱武,王大朋,李达.聚氨酯基仿壁虎刚毛干性粘附微阵列的制备[J].化工新型材料.2015
[5].李小博,崔志萍.壁虎仿生粘附材料的研究进展[J].化工管理.2013
[6].陈少华,彭志龙.壁虎粘附微观力学机制的仿生研究进展[J].力学进展.2012
[7].陈建敏,俞志伟,戴振东.基于MATLAB的仿壁虎机器人天花板粘附运动仿真[J].系统仿真技术.2011
[8].俞志伟,李宏凯,张晓峰,张昊,戴振东.仿壁虎脚趾结构设计及粘附运动性能测试[J].机械工程学报.2011
[9].刘彬.仿壁虎微粘附阵列的设计、制备及粘附性能研究[D].南京航空航天大学.2009
[10].王辉静.仿壁虎微米阵列的加工及其粘附作用分析[J].微纳电子技术.2008