西安交通大學邵金友教授團隊多年致力于仿生智能機械的開發(fā)與應用研究，設計了一種集“粘附”與“傳感”為一體的多級結構，巧妙地為仿生結構添加一根“神經”，提出“可感知接觸的仿生粘附”新概念，實現從傳統“結構仿生”到“功能”仿生的突破，團隊與香港理工大學鄭子劍教授展開合作，最近在《先進功能材料》報到了相關工作進展："Bioinspired Hierarchial Structures for Contact-Sensible Adhesives"。
1、可感知粘附多級結構的設計
作者采用具有優(yōu)異粘附性能的“蘑菇形”微結構作為頂部粘附層，采用離散支撐的微柱陣列作為基底以引入電容式力傳感器（圖1左）。在外力的作用下，底層結構發(fā)生較大形變，導致電極距離改變，從而輸出與之對應的電容相應曲線，獲得力傳感功能。實驗證明，此種多級結構不僅表現優(yōu)異粘附性能，而且可對拉力、壓力及切向力快速響應，滿足實際應用中可能涉及復雜力耦合的特殊要求（圖1右）。
圖1 多級結構設計及其載荷響應
2、傳感性能與結構的定量規(guī)律
作為傳感器最重要的工程參數之一，靈敏度的確定直接影響了實際應用中的數據準確。文章通過大量實驗與理論計算，發(fā)現在不同載荷和不同變形行為下，靈敏度均可表示為與結構深寬比和占空比（橫向空間占有率）相關的簡單冪律解析式，從而為未來粘附結構設計提供理論依據。
圖2 傳感器性能與幾何尺寸的定量規(guī)律
