[发明专利]一种仿生表面、其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种仿生表面、其制备方法及用途，所述仿生表面为壁虎刚毛状，所述仿生表面包括刚毛主轴和所述刚毛主轴末梢的铲状触须；所述刚毛主轴的直径为100nm‑500μm；所述铲状触须的厚度为10nm‑100μm；所述铲状触须的平面投影尺寸为1μm×1μm至1000μm×1000μm。所述仿生表面由于其特定的形状及材质选择能够自由操控微粒移动，为微粒的操控提供了新的思路，克服了现有技术中存在的可操控微粒范围较窄的问题。

技术领域

本发明属于仿生材料及操控微粒技术领域，涉及一种仿生表面、其制备方法和用途，具体涉及一种仿生表面、其制备方法及利用所述仿生表面操控微粒的方法。

背景技术

目前已有的操控微颗粒的方法主要有光摄法和磁控法。光摄法(CN 102449163A)是基于对DEP响应关联的性状进行选择，主要的缺陷在于只能操控细胞或较大型的颗粒；磁控法(CN 1346053A)可以运输或是重新定向悬液中的微粒，是利用电场对微颗粒进行操控，对于不带电的颗粒操控有一定的局限性。

壁虎脚掌的秘密近年来引起了科学家的兴趣。壁虎脚掌下有数百万根很细很柔软的刚毛，每根刚毛长度约为30-150um，平均直径10um，每一根刚毛末梢继续分叉为数百根更细小的铲状触须，每根触须长度及宽度方向尺寸约为200nm，厚度为5nm。这样的结构极大地增加了脚趾与墙壁的接触面积，随之增大了脚趾与墙壁之前的范德华力，这也是壁虎的脚趾表现出很强的吸附能力的原因。除了很强的粘附力外，壁虎的刚毛还具有很强的自清洁能力。壁虎刚毛的微颗粒自清洁与脚掌和壁面的分离速度密切相关。有人设计实验，进行调查和测量单壁虎刚毛和铲与不同剪切和脱离速度。结果表明，速度相关型颗粒-壁面粘附和速度独立铲粒子动态响应的差异导致了鲁棒性的自清洁能力。在动物的运动期间DH生成高于正常拉开和剪切速度之前的每一步，因此，壁虎可以有效和高效地去除灰尘从脚趾垫。此外，单一壁虎刚毛一级的自洁机制的深入理解可以导致单壁虎刚毛作为新型功能强大的微操作机器人工具用于各种应用程序。

现有报道(Robust self-cleaning and micromanipulation capabilities ofgecko spatulae and their bio-mimics,nature communications，2015)虽然研究了壁虎脚掌的干燥自清洁原理，并提出了功能表面自清洁机理，但是仅限于石墨片对圆形二氧化硅颗粒的操控，对于非二氧化硅材质，且其形状为三角形或正方形的微粒均无涉及，且并未谈及在水下的操控。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种仿生表面、其制备方法及用途，所述仿生表面能够自由操控微粒，摆出复杂图案。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种仿生表面，所述仿生表面为壁虎刚毛状，所述仿生表面包括刚毛主轴和刚毛主轴末梢的铲状触须，所述刚毛主轴的直径为100nm-500μm，如120nm、150nm、180nm、200nm、300nm、500nm、1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、50μm、80μm、100μm、300μm、400μm或450μm等；所述铲状触须的末端呈即铲状，所述铲状触须的厚度为10nm-100μm，如20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1μm、5μm、10μm、20μm、50μm、70μm、80μm或90μm等；所述铲状触须平面投影的尺寸为1μm×1μm至1000μm×1000μm，如3μm×3μm、10μm×5μm、15μm×20μm、30μm×50μm、100μm×200μm、500μm×500μm、600μm×400μm或800μm×700μm。

所述铲状触须的根数至少为1根，如2根、3根、4根、5根、6根、10根或15根等，优选为1根。