自然界中众多生物在其生存环境中展示出了全空间运动与附着能力,它们的黏附功能系统往往具有微观的结构阵列特征。以壁虎脚掌为代表的多层级黏附系统,在层级间的协同作用下,展示出“低预压、强黏附、易脱附”的优异特性。生物黏附体系的结构特征为仿生黏附技术提供了生物学模板,仿生黏附材料的结构设计决定了其功能特性。仿生黏附技术在无损搬运、仿生爬壁以及航天领域的空间操控、太空维护、机构捕获等应用中展现出了广泛的应用前景。空间微重力环境下需要稳定的黏附与可靠且便捷的脱附特性,现有仿生黏附材料的黏附性能不完善、可控性不足,限制了航天黏附应用的进一步推广。在设计和调控黏附材料末端微结构的过程中,对于末端微结构的协同作用机理尚缺乏系统性认识,此外现有的仿生黏附材料的制备工艺中对于复杂形貌的黏附结构覆盖不够全面。本文以获得“低预压、强黏附、易脱附”的仿生黏附材料为目标,从揭示生物黏附功能单元结构的几何关系与黏附机制之间的联系着手,归纳仿生黏附材料末端微结构的设计方法和调控原则。针对复杂形貌黏附结构的加工难点,探索新思路、新方法,通过合适的工艺制备出设计的仿生黏附结构。结合实验分析,探讨了末端微结构中的角度和方向性协同作用机理,为末端微结构的调控提供依据。结合航天黏附应用的特点,以负表面攀爬机器人的黏-脱附应用作为功能性应用验证,实现了本文的目标,具备较好的工程应用价值,为仿生黏附技术在微重力场景下的航天领域应用提供了参考。