仿壁虎脚趾制成的微纳仿生粘附结构具有高粘附强度、可重复利用、自清洁等特点,在微纳米器件、仿生医疗器件、仿生机器人等领域有着广泛应用前景。深入认识其中的粘附力学机理对指导设计与应用具有重要意义。本文从分子间作用力出发,建立自洽粘附模型,对小尺寸颗粒和两种具有优异粘附性能的结构—薄膜修饰纤维阵列结构与蘑菇状吸盘结构—进行了理论和数值研究。首先,基于有限弹性变形理论给出任意形状刚性颗粒与半无限不可压弹性体粘附接触的自洽模型,并应用于球形、柱形和二维刚性块体颗粒的粘附接触问题,探究经典Derjaguin近似理论的适用条件。计算发现Derjaguin近似对于尺寸小到分子作用力程尺度且倾角较小的颗粒仍然有效。结果还表明：真实形状对小尺寸球形颗粒粘附力影响较大,采用经典抛物线近似会引起较大误差；运用分子间作用力计算得到的柱体饱和粘附强度临界尺寸比宏观Kendall理论小一个数量级；大尺寸块体颗粒粘附拔出力对倾角很敏感。将Derjaguin近似用于薄膜修饰纤维阵列结构,研究末端薄膜对结构粘附性能的影响。在忽略纤维衬垫层和纤维变形的情况下,发现结构粘附过程仅受—无量纲参数λ控制,λ与薄膜弯曲刚度、尺寸和界面粘附强度相关。当λ>0.4,接触—分离过程可逆；当λ<0.4接触—分离过程出现一次或多次滞回,且比分离功得到极大增强。最后,研究了蘑菇状吸盘结构末端环形板对结构粘附性能的影响。基于Tvergaard-Hutchinson内聚区模型和非线性Foppl-von Karman板理论,在环形板未发生失稳的情况下,运用有限元计算得到蘑菇状吸盘结存在两种脱粘模式：整体脱粘和逐步扩展到环形板外边缘脱粘。并发现两种模式发生的条件受环形板厚度、尺寸、刚度以及界面有无摩擦控制。