米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）功能化学研究部[研究部负责人北本大]化学材料评价小组首席研究员 Takuya Ozono 和高级研究员 Kei Teraoka 开发了一种新型橡胶板，当拉动时，其表面会立即产生不规则形状。该片材由硅橡胶片制成，表面嵌入玻璃珠，当横向拉伸时，片材厚度减小，玻璃珠凸出，在表面形成许多不规则形状。因此，当橡胶表面没有凹凸不平时，它会表现出一定程度的粘合力，但当出现凹凸不平时，橡胶与物体之间的接触面积会根据凹凸不平的程度而减少，粘合力瞬间下降（见下图）。
运动器材、工具、机器人手等的握把需要适合其用途的粘合性能（握把性能），而挑战在于开发一种具有出色的响应性和可控性、可以应对各种情况的握把材料。
新型橡胶片生产容易且成本低廉，只需拉伸即可立即改变其抓地性能，因此有望应用于具有全新特性的抓地材料。
此结果的详细信息将于 2017 年 11 月 14 日（日本时间）起在英国化学会期刊上发布软物质
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| 拉伸时产生不均匀且粘合力不断降低的橡胶片 |
橡胶材料因其质地柔软，常被用作机器人手、传送带、工具、运动器材、文具以及其他与人和物体接触的表面材料的表面。此外，通过调整橡胶的化学性质、硬度和精细形状，并通过与其他材料组合，我们可以根据用途提高粘合力和摩擦力（摩擦学)的特征。
橡胶材料的摩擦学性能一般取决于橡胶本身的性能和表面状况。另一方面，在体育用品和工具的握把以及机器人手等应用中，需要根据握持和释放过程和条件提供不同的摩擦学性能，并且需要开发具有优异响应性和可控性的橡胶材料。
AIST 是皱纹结构的特性（细微的凹凸不平），我们一直在开发表面结构可逆变化的复合材料。例如，我们利用“橡胶材料的压缩”产生的皱纹结构，开发了摩擦力瞬间变化的材料（2016 年 6 月 24 日，AIST 主要结果）。这次，我们利用橡胶材料的拉伸（拉伸）产生的新皱纹结构，开发了一种粘合力瞬间变化的材料。
这项研究和开发得到了科学研究补助金（挑战性研究（探索性）JP17K18862、JSPS）的部分支持。
硅橡胶是一种柔软的通用材料，用于制造可通过张力可逆地粗糙化的表面材料。PDMS) 和玻璃珠（一种硬质材料）相结合。首先，将未固化的液态硅胶和直径为01至15毫米的玻璃珠混合。当将该混合溶液倒入模具中使其厚度大于玻璃珠并放置时，比重较高的玻璃珠沉入模具的底部。当硅胶在这种状态下固化并从模具中取出时，可以很容易地获得表面附近嵌入有玻璃珠的橡胶片（图1）。
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图 1 表面附近嵌有玻璃珠的橡胶板
左侧是结构从模具中取出并翻转后的横截面图像。右侧是实际样品表面附近横截面的显微照片示例（条形为 025 毫米）。 |
通常情况下，该橡胶片的表面是平坦的，但当横向拉动时，片材的厚度会减小，珠子会凸出，并且表面会出现许多凹凸不平（图2的上部中心）。这种表面结构的变化是可逆的；当张力消除时，不规则现象消失，表面恢复到原来的平坦表面。我们根据这种凹凸结构的存在或不存在来评估玻璃板之间粘合力的差异。直径为 1 毫米、数密度为 06 毫米的珠子-2的片材的情况下，发现当拉伸应变（ε）为10%时，与平坦状态相比，粘附力（物体之间即将分离之前的吸引力）减少至约1/4（图2左侧，蓝色箭头）。认为粘合力降低的原因在于，由于凹凸的出现，片材与玻璃板之间的接触面积显着变化。此外，这种粘附力的变化是可逆的，表面结构的变化也是如此。
平坦时的粘合力，即最大粘合力，取决于橡胶基材。另一方面，这种凹凸结构可以通过片材的应变以及玻璃珠的直径和数量密度来控制。人们认为，通过利用这些特性，将有可能创造出一种新的橡胶复合材料，其粘合强度根据伸长程度而立即变化。
例如，如果将新开发的片材用作机器人手的表面部件，当表面平坦时，它将能够通过粘合来抓握和运输物体，并且在所需位置处，它将能够从外部施加拉伸应变，从而产生凹凸并降低粘合力，从而允许即时分离。 （参见参考论文中的视频：http://wwwrscorg/suppdata/c7/sm/c7sm02048a/c7sm02048a1zip）
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图2橡胶片与玻璃板之间的附着力（左），橡胶片的外观（右） 左：当橡胶板和玻璃板脱离接触时物体之间的力F的时间变化积极F是物体相互推动的状态，如果为负，则表示相反。粘附力是物体之间即将分离之前的吸引力（负）力。F）。拉伸应变 ε 为 0% (F= −80 gf：红色箭头）和 10% (F= −20 gf：蓝色箭头）。 |
今后，我们将通过改变橡胶基材以及珠子的类型、排列和数量密度来研究构成材料和粘合特性之间的关系。我们还将研究对其他摩擦学特性（例如摩擦力）的影响，以提高材料性能。新开发的橡胶板预计将应用于新型运动器材和工具，其抓地力性能会根据抓地力的程度而瞬间变化，因此我们将与企业合作开发此类应用。
国立产业技术综合研究所
功能化学研究部化学材料评价组
首席研究员 Takuya Ohzono 电子邮件：ohzono-takuya*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）
首席研究员 Kei Teraoka 电子邮件：ok-teraoka*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）