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随着人类对物质需求的不断提高和现代科学技术的不断发展,粘附材料在环境保护、生物医学和智能控制等多学科领域都引起了极大关注。特别是受壁虎和爬山虎的启发,仿生高粘附材料的发展更是吸引了很多科学家的研究兴趣。在此研究领域,关键是如何选择合适的材料和制备方法,优化调节生长参数,设计出具有类似爬山虎吸盘器官表面超强粘附作用的材料。本论文仿照爬山虎表面微纳结构及其特殊粘附性能,以微相分离法制备了蜂窝状聚氨酯多孔薄膜,并在对薄膜表面进行聚多巴胺(PDA)修饰的基础上,通过场发射电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪等对其微纳结构、晶体结构、表面润湿性和粘附性进行了综合分析表征。在此基础上,进一步分析测试了蜂窝状聚氨酯多孔薄膜表面水和冰的粘附强度。主要研究内容和结果如下:(1)通过微相分离法制备出了蜂窝状聚氨酯多孔薄膜。实验发现,在微相分离过程中,相对湿度、聚氨酯溶液浓度和盐酸多巴胺浓度等参数对薄膜的形貌和晶体结构有重要影响。聚氨酯溶液质量分数为2%,相对湿度为90%以上时,更容易形成规整的蜂窝状多孔结构。在蜂窝状多孔薄膜表面沉淀PDA后,随着其浓度由低到高逐渐提高,薄膜表面及孔内壁会逐渐出现纳米级颗粒。(2)蜂窝状聚氨酯多孔薄膜表面的接触角与其微纳结构、表面能密切相关。实验发现,蜂窝状多孔结构表面与水的接触角经过低表面物质十二硫醇修饰后明显增大。其中在溶液质量分数为2%,相对湿度控制在100%的条件下制得的薄膜用十二硫醇修饰前的接触角为84.43o,修饰后接触角增大到160o以上,转化为超疏水薄膜。蜂窝状聚氨酯多孔薄膜表面沉淀PDA后增强了薄膜的疏水性,由85°增大到120°以上,薄膜由亲水状态向疏水状态转变。这是因为沉淀PDA后样品表面形成的微纳结构减小了样品表面与水的接触面积,从而使薄膜的接触角增大。(3)PDA增强了蜂窝状聚氨酯多孔薄膜上水滴的粘附性。实验发现,聚氨酯多孔薄膜表面沉淀PDA后,水滴的粘附力明显提高,滚动角达到180o。一方面是因为孔壁内沉淀的PDA纳米颗粒对水具有高粘附作用,另一方面是因为聚氨酯多孔结构表面孔内密封的空气增加而具有毛细管效应,致使薄膜对水滴表面的粘附力提高。(4)冰在蜂窝状聚氨酯多孔薄膜表面具有很强的粘附强度。源于聚氨酯多孔结构的存在,以及表面沉淀PDA后比表面的进一步增大,使得冰在薄膜表面的接触面积增大,减小了冰的剪切力,导致冰在薄膜表面的粘结强度大大增强。