答辩博士：李蒙
指导教师：王晓雷 教授
论文题目：仿生湿黏附系统的力学行为研究
答辩委员会：
主席：陈云飞 教授 东南大学
委员：熊党生 教授 南京理工大学
蒋书运 教授 东南大学
吉爱红 教授 南京航空航天大学
黄 巍 教授 南京航空航天大学
秘书：戴庆文 讲师 南京航空航天大学
时间： 2020年06月15日15:30
地点： 6号楼6218
学位论文简介：
表面设计是控制潮湿环境中运动副间黏附和摩擦的有效手段。本文首先设计、建设了一台新型表面微观力学测试系统。在此基础之上，研究了湿黏附系统中夹层液膜的坍塌机制，并提出了相应的调节方法；测试、分析了界面润湿性与基体的粘弹性对界面接触与脱附动态行为的影响；随后在 PDMS 表面仿生制备了不同参数的微结构，研究其柔软度、形状、几何尺度对表面或界面的润湿性能和黏附性能的影响，并阐述其作用机理；最后基于磁流体液桥提出了一种外部磁场激励的可控湿黏附系统的简便策略。
主要结论：
1) 设计、搭建了一台新型表面微观力学测试系统，具备了微观尺度下，对黏附、摩擦、压痕等进行表征的能力。
2) 研究了玻璃测头/水/PDMS系统中的液膜不稳定性，提出了利用SDS双电子层层排斥势，稳定液膜的自由能，控制黏附系统中的直接接触行为的策略。
3) 基体粘弹损失引起了系统能量耗散，增加黏附强度，产生了“粘-裂”现象；水和乙醇溶液降低了接触面积，减少了界面黏附功，削弱干黏附的强度。
4) 六边形柱状阵列设计可以利用自身的“排水效应”来提高表面湿黏附力中的短程与长程作用，且增加微结构的柔软度可以进一步地提高短程作用项。
5) 四边凸起与凹坑阵列表面可以依靠自身的“开”与“闭”的形状设计对界面的润湿性和黏附性能表现出不同的行为，且对尺度依赖度也呈现差异性。
6) 外加的磁场激励可以有效地调节两个固体表面之间磁流体液桥的黏附力。
主要创新点
⑴ 设计了一套表面微观力学测试系统，主要工作区间为μN~mN，具备高分辨率与大量程特点，可以对表面跨尺度的黏附与摩擦学行为进行精确地测量。
⑵ 将表面液膜去湿现象引入界面湿黏附系统，建立了夹层液膜的自由能方程，指出了液膜坍塌形成直接接触行为的发生机制，同时分析了界面润湿性与基体的粘弹耗散对动态接触与黏附行为的影响，并基于磁流体液桥，提出了磁激励可逆或可控湿黏附系统的简便策略。
⑶ 不同液体润湿状态下，研究了表面仿生多变形结构的柔软度、“凹”“凸”形状构造以及几何尺度等参数对界面润湿性能与湿黏附性能的影响规律，并论述了作用机理，为表面仿生湿黏附设计提供参考。
