近日，我院李静副教授团队在仿生梯度微结构研究中取得重要进展，相关研究成果《仿生蘑菇形微柱的梯度增强粘附机制》（The gradientenhancedadhesionmechanisms of biomimetic mushroom-shaped microcolumn）发表在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》（最新影响因子为5.4，中科院大类分区2区）。论文第一作者和通讯作者为李静副教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位，该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、山东省自然科学基金的资助。
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生物附着系统（如壁虎刚毛、甲虫刚毛和树蛙趾垫）通过层级结构和机械梯度，在粗糙、湿润及复杂表面实现强效粘附。为提升现有粘合材料性能，本文通过实验研究、力学建模和数值模拟揭示了蘑菇形梯度微柱作用机理。弹簧力学理论模型表明，梯度结构能改变微柱的有效弹性模量与形变特性，从而增强粘附力。有限元模拟证实，梯度模量在接触界面产生局部真空吸力并提升机械顺应性。实验数据表明，梯度微柱的法向粘附力较均匀微柱提升3.3倍，切向粘附力提升2.1倍，湿粘附力提升2.2倍。
梯度仿生微柱黏附增强理论
这项研究不仅推进了对生物启发粘附机制的理解，还为机器人、生物医学设备和可穿戴技术领域的下一代粘附界面提出了有效的设计策略。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.138454
