自然界中，生物利用可排斥异物的表面在各种环境中实现独特功能，例如荷叶的自清洁、猪笼草的捕食、水黾的快速移动以及沙漠甲虫的水分收集。通常，这些特殊功能都依赖表面排斥力抵御外来物质的粘附。在宏观尺度下，粘附作用主要由惯性力克服；然而由于尺寸效应，在微观尺度下粘附力占主导地位，因而难以克服。目前已发现多种自然界中微观液体排斥的策略，如昆虫翅的液滴合并会释放表面能以推动液滴自发跳离基底；然而固体颗粒无法像液滴那样融合以释放表面能，再加上尺寸效应的不利影响，使得微观尺度下的固体排斥具有挑战性。
安博体育吴嘉宁课题组，联合香港理工大学王钻开课题组报道了蜜蜂梳子上的一种新型固体排斥现象：蜂梳利用刚度梯度放大的弹射效应增强惯性输出，以克服微观尺度上占主导作用的粘附力，从而排斥粘附在表面的固体颗粒。基于特定软材料制造手段，进一步研制了仿生刚度梯度弹射器，并在太阳能板清洁测试中验证了其普适性与实用性，为开发仿生异质材料、基于弹射效应的软致动器和新型清洁机器人提供了新的技术途径。
基于SGC的机器人应用
以上研究成果以Honeybee comb-inspired stiffness gradient-amplified catapult for solid particle repellency为题发表于顶级期刊Nature Nanotechnology（IF38.3）。香港城市大学博士生张威、中山大学硕士生姜伟、浙江大学张超研究员为论文共同第一作者，香港理工大学王钻开教授、安博体育吴嘉宁副教授为论文的共同通讯作者。