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Advanced Science:仿蜻蜓新型杵绳粘扣——解决传统钩绳粘扣(Velcro)耐久性差和产生噪音等问题

瑞士工程师乔治(George De Mestral)对牛蒡子可以粘在他衣服和狗身上的现象很好奇,并观察到牛蒡子表面具有很多钩状结构;这个“好奇”促使了一个伟大发明(Velcro)的诞生。传统钩绳粘扣Veclro由钩片和毛片两部份组成。Veclro迅速的被应用在各个领域,如衣服、鞋子、手套、窗帘、沙发、医用绷带、医疗器械、车船、航空用品、玩具、睡袋、体育运动器材、各类军工产品、电子电线。但Velcro在分离时往往伴随着钩子和绳的断裂以及噪音的产生。自然界中存在很多可以可逆的机械互锁装置:蜻蜓硕大头部的摆动和咀嚼带来的震动都足以折断其最弱的脖子,蜻蜓依靠其头肩互锁系统(head-arresting system)支撑其硕大的头部以及避免咀嚼等动作时带来的震动从而保护其脆弱的脖子,蜻蜓头肩互锁系统包括其头部的杵型或刺型结构和肩膀处的杵型和刺型结构。


Advanced Science:仿蜻蜓新型杵绳粘扣——解决传统钩绳粘扣(Velcro)耐久性差和产生噪音等问题


最近,受蜻蜓杵-刺互锁结构的启发,中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学院重点实验室王树涛课题组制备了新型的杵绳粘扣(Pestle-loop fastener),解决了传统钩绳粘扣耐久性差和产生噪音的问题。杵绳互锁装置分离时,变形区域主要在杵型结构与基地的接触位置,不会对杵型结构有损伤,提高了杵绳粘扣的耐久性。杵绳粘扣的法向粘附力较低,在分离过程中不会发生绳子的瞬时回弹,不易产生噪音。杵绳粘扣具有较强切向粘附力差,是传统钩绳粘扣切向粘附力的两倍左右。杵片不会使毛衣、针织衫、沙发垫等棉毛织物起毛,不会对棉毛织物带来不必要的破坏。

相关论文发表于Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201700787)上。



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