具有梯度弹性模量的仿生微纳米柱状阵列的粘附性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51503156
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0307.智能与仿生材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Many animals have the ability to stand and to walk on vertical surfaces and even on ceilings, which is the result of the reversible adhesion generated between micro- and nanostructures on their foot (setae) and counterpart surfaces. It has been found that the fine structures of setae dominating the surface chemistry control the reversible adhesion; therefore, bio-inspired adhesive surfaces could be used in various applications. Inspired by the structure of beetle’s seta, a series of micro-, nano- and hierarchical pillar arrays with gradient elastic modulus along the pillar axis will be designed and constructed by combining different techniques. Parameters for the fabrication of different systems, like polymers used, solvents, external field, environment parameters, et al., will be studied in detail, aiming to reveal the mechanisms of the formation of elastic-modulus gradient. Nanoindentation will be employed to study the relationship between the local structure on pillars and the local elastic modulus. Thorough study will be carefully carried out to investigate the influence of morphology, size and gradient ratio of the gradient structures in micro- and nano-pillar arrays on the contact mechanics and adhesion performances. Comparing to current studies, we will design and study bio-inspired dry adhesives from a new and unique viewpoint, which may become a promising candidate for reversible adhesive with excellent adhesion performances.
很多动物能够在墙壁甚至天花板上站立和自由移动,这是因为它们脚上的有序微纳米结构(刚毛)与接触表面形成了可逆粘附力。可逆粘附力主要由刚毛的结构而非表面化学性质决定。仿生粘附表面因而具有非常广阔的应用前景。受甲虫刚毛结构的启发,本课题拟综合使用多种技术,开发微米级、纳米级和微纳米复合的、在轴向具有弹性模量梯度变化的柱状阵列结构。研究不同体系制备过程中各种参数,如:聚合物、溶剂、外场、加工环境等,对弹性模量梯度形成的影响,以揭示弹性模量梯度的形成机理;利用纳米压痕仪研究局部结构和弹性模量之间的关系;进一步探索梯度结构的形态、尺寸、梯度变化率等对微米、纳米柱阵列在不同表面的接触机理以及对干态粘附性能的影响规律。与现有的研究相比,我们从一个全新的视角来设计、研究仿生干态粘附表面,有望为制备具有良好性能的可逆粘附材料提供一种新的有效途径。

结项摘要

很多动物能够在墙壁甚至天花板上站立和自由移动,这是因为它们脚上的微纳米柱状阵列结构与接触表面形成了可逆黏附力。可逆黏附力主要由微纳米柱状阵列的结构而非表面化学性质决定,仿生黏附表面因而具有非常广阔的应用前景。受甲虫刚毛梯度性质的启发,本项目采用嵌段共聚物选择性溶胀技术、温度梯度场控制光聚合以及离心分散技术,制备得到了微、纳米梯度结构。在不同体系制备过程中,通过调节各种参数,实现了对梯度结构的可控调节,并探讨了梯度结构的形成机制。与柱状阵列结构耦合,制备得到结构稳定的在柱子长轴方向具有梯度弹性模量的微纳米柱状阵列结构。通过结构设计,实现了仿生梯度柱状阵列接触界面的应力调控,进而实现了仿生结构黏附性能的大幅度提升。该项目的成果有望为仿生结构黏附的材料设计提供一种新思路。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
The Influence of Surface Topography and Surface Chemistry on the Anti-Adhesive Performance of Nanoporous Monoliths
表面形貌和表面化学对纳米多孔整体材料抗粘附性能的影响
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b01926
  • 发表时间:
    2016-08-31
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Eichler-Volf,Anna;Xue,Longjian;Steinhart,Martin
  • 通讯作者:
    Steinhart,Martin

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其他文献

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仿生结构黏附表面的设计构建与功能化
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  • 项目类别:
    面上项目
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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