为深入开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育，先进结构技术研究院积极开展有组织科研，全面推动研究院教育科研事业高质量发展。近期，研究院科研团队在壁虎手套材料与表面的设计与制备上取得了进展。

传统的攀爬工具，如绳索、爬梯等，具有重量大、携带不便、机动性差、攀爬路线不可改变等缺点。而从壁虎的运动获得启发，仿生制造可穿戴、具有超强攀爬能力的壁虎手套，实现成人在竖直墙壁上的快速灵活运动，在单兵作战、野外勘探、救灾抢险等领域具有重要的应用前景。

壁虎手套的工作原理是在其表面构筑与壁虎脚掌刚毛组织相似的微观结构，使得手套表面具有类似壁虎的超强黏附能力。目前壁虎手套的设计和制造仍然受到材料性能的严重制约，常用的硅橡胶等高分子柔性聚合物强度较低，所制造的仿壁虎黏附表面易发生破坏，难以承受成人体重；同时材料表面能也较低，导致仿壁虎表面的黏附性能难以有效提高。如何通过材料与结构综合设计，制备承载-黏附可控一体化的功能表面，仍是壁虎手套研究中亟待解决的关键科学问题。

近年来，先进结构技术研究院陈少华教授课题组针对壁虎手套材料与表面的设计和制备开展了系统研究。首先，针对壁虎手套基材的承载需求，制备了一种氧化硅纳米颗粒增强硅橡胶基复合材料，通过实验观察揭示了复合材料的微观强韧机理（图1），并建立数学表述简便的大变形本构模型，准确表征了硅橡胶柔性复合材料的力学性能（图2）。该复合材料拉伸强度和韧性与纯硅橡胶材料相比分别提高约30倍和150倍，有效克服了已有柔性聚合物材料承载能力差的固有缺陷。进一步采用液态硅橡胶增黏剂和氧化硅纳米颗粒协同补强硅橡胶基体，制备了一种高强韧力学性能、高黏附表面性能的柔性复合材料，拉伸强度和剪切黏附强度较进口硅橡胶产品Slygard184分别提高1.6倍和16倍以上（图3），在竖直壁面黏附时能够满足成人体重（60kg）的承载需求。最终，以所制备的高强韧、强黏附复合材料为基材，在材料表面构筑微柱或微楔体阵列结构，通过基材性能和微结构的协同作用，得到兼具高承载能力、黏附/脱附灵活转换、可重复使用、环境适应性强等多种功能的仿壁虎黏附表面，其黏附性能明显优于已有的仿壁虎黏附表面（图4）。上述研究成果为壁虎手套提供了服役性能更优的原材料，并在此基础上制备了多功能黏附表面，对于推进壁虎手套在军事和民用领域的实际应用具有重要意义。

该研究获得了国家自然科学基金重点及面上项目的支持，成果发表于Compos. Sci. Technol.、Compos. Part A、Eng. Fract. Mech.、Int. J. Smart Nano Mater.等材料与力学领域国际权威期刊上。

图1高强高韧硅橡胶复合材料力学性能及强韧机理研究

图2 颗粒增强柔性基复合材料的大变形本构模型及理论预测结果

图3 高强韧、强黏附硅橡胶基复合材料的制备技术及性能对比

图4 基于高强韧、强黏附硅橡胶复合材料的仿壁虎黏附表面