[发明专利]用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料及其制备方法和用途，其为具有微结构的聚酰亚胺仿生纤维干黏附材料。所述微结构为圆柱状、倾斜支杆状、蘑菇状的一种，尺寸为微纳米级别。其制备方法为：步骤一，旋涂：在具有微结构的硅片上涂抹脱模剂，而后通过匀胶机旋涂聚酰胺酸溶液；步骤二，固化：采用逐步升温的方式进行固化，脱模后获得具有微结构的聚酰亚胺仿生纤维干黏附材料。本发明的仿生纤维干黏附材料具有较好的黏附性能，重复性和环境适应性，特别是在极端环境(如高低温、辐照、真空)下仍然具有较好的黏附性能。

技术领域

本发明涉及一种用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料及其制备方法，属于干黏附材料应用领域。

背景技术

目前国内外在仿生干黏附材料方面做了大量的研究(戴振东,何青松,于敏,张昊.用于仿壁虎脚掌粘附阵列的粘附材料及其制备方法,中国发明专利,ZL201310284325.2；D.Sameoto,C.Menon.Recent advances in the fabrication and adhesion testing ofbiomimetic dry adhesives.Smart Mater.Struct.2010,19,103001(18pp).)，但是在极端环境(如空间环境、核辐射)下的性能鲜有报道。经检索，只有Day等研究了α射线对硅橡胶PDMS基仿生干黏附材料性能的影响，研究发现当α射线辐照剂量低于750kGy时，仿生干黏附材料能够保持大部分的黏附性能，当α射线辐照剂量在750-1500kGy时，仿生干黏附材料的黏附性能开始衰减，当α射线辐照剂量达到2MGy时，仿生干黏附材料已经脆化、破裂，不具有黏附性能(P.Day,M.Cutkosky,R.Greco,A.McLaughlin.Effects of He++ion irradiationon adhesion of polymer micro-structure based dry adhesives.Nuclear Science&Engineering:the journal of American Nuclear Society,2011,167(3),450-455.)。其他聚氨酯PU、聚乙烯硅氧烷PVS等聚合物材料在极端环境下亦不有较好的适应性，而聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有优良的机械性能，长期使用温度范围-200～300℃，耐高低温，耐辐照，极高的真空下放气量很少，在极端环境下具有较好的适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料及其制备方法，旨在提高仿生纤维干黏附材料的环境适应性，特别是在宇宙空间、核辐射等极端环境下。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料，其为具有微结构的聚酰亚胺仿生纤维干黏附材料。

所述微结构为圆柱状、倾斜支杆状、蘑菇状的一种，尺寸为微纳米级别。

一种用于极端环境下的仿生纤维干黏附材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，旋涂：在具有微结构的硅片上涂抹脱模剂，而后通过匀胶机旋涂聚酰胺酸溶液；

步骤二，固化：采用逐步升温的方式进行固化，脱模后获得具有微结构的聚酰亚胺仿生纤维干黏附材料。

所述步骤一中，微结构为圆柱状、倾斜支杆状、蘑菇状的一种，尺寸为微纳米级别。

所述步骤一中，获得具有微结构的硅片的方法为：光刻、感应耦合等离子体刻蚀硅片，金属激光加工，或阳极化氧化铝的方法。

所述步骤二中，采用逐步升温的方式进行固化具体为：80℃下加热20min，120℃下加热30min，160℃下加热30min，180℃下加热20min，200℃、220℃、250℃下均加热20min。