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欧宝体育app苹果版本:吸盘吸力超过自身重力1000倍!我吸起东西来连自己都怕!

来源:欧宝体育app下载安装 作者:欧宝全站app 时间:2022-10-07 01:29:24
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  飞檐走壁的武侠梦一直让人憧憬,而自然界中就有这么一群天才,它们拥有先天的特殊装置,使其能够在各种壁面上飞速运动。科学家已发现的就有壁虎、甲虫、蜘蛛、蜗牛、喉盘鱼、章鱼、䲟鱼等等。

  比如,壁虎依靠其脚底的刚毛通过分子间作用力的方式实现壁面吸附,并通过卷曲撕开实现脱离。而条纹喉盘鱼则依靠鳍部边缘的绒毛增加摩擦力,并密封吸盘,从而实现负压吸附,其产生的吸力约为300倍自身重量。

  300倍哎,感觉很厉害?然而中国有种鱼类,它们吸盘的吸力能够超过自身重力1000倍!目前我们就正在关注这种贵州爬岩鳅的吸附力,近期在Scientific Reports上发表了相关研究。

  贵州爬岩鳅的胸鳍和腹鳍组合成吸盘状,能够吸附在湿滑的岩石表面,拥有头沿激流,顺岩攀爬的绝技。贵州爬岩鳅“刮”食石头上的苔类或丝藻,所以目前多作为水族箱中的“清道夫”,用来清理水族箱壁面的杂质。

  我们发现,贵州爬岩鳅在光滑表面的吸力超过自身重力的1000倍,以至于自身的脊柱都无法承受如此强劲的吸附力!

  在显微镜下,贵州爬岩鳅的吸盘与壁面之间出现了一种奇怪的图案,液体清晰地被密密麻麻的微气泡分为了内外两侧。通过对照实验发现,这些微气泡群对贵州爬岩鳅的吸力至关重要,能使贵州爬岩鳅的吸盘无需直接接触壁面即可形成良好的密封效果。

  由于周围压力高于内部压力,这能使吸盘紧紧地吸附在物体表面。进一步试验后,我们发现在肉眼看来完全是光滑的鱼鳍表面,通过共聚焦显微镜却发现微气泡存在的鱼鳍表面有若干凸起结构。

  对贵州爬岩鳅行为的观察发现,无论急流从哪个方向冲击而来,它们总会调整自身位置使头部朝着急流的来向。经过切向力的实验,发现沿贵州爬岩鳅的各个方向的切向力呈现明显的不同,这种策略使其自身的切向摩擦力处于较大值,以足够地应对来流冲击。

  经过显微CT扫描分析还能够发现,贵州爬岩鳅在受到往后的力时,鱼鳍由折叠变为展开,而如此之后,腹部空间变大,内部压力变得更小,吸附力增大。

  贵州爬岩鳅常以它奇特的外形和特有的活动方式,吸引了观赏鱼爱好者的目光。现在,贵州爬岩鳅强劲的水下吸附能力及各向异性的切向力性质又为仿生学提供了新的模板。

  在吸附的状态下,贵州爬岩鳅可以在垂直壁面及天花板面自由运动,就是借助其鱼鳍展开或内敛的切换实现的各向异性切向力。前进时鱼鳍内敛,低摩擦阻力;静止时鱼鳍展开,高摩擦阻力。

  贵州爬岩鳅的特殊鱼鳍结构及微观结构可以应用在特种吸盘及爬壁机器人等领域,实现无需携带真空装置即可飞檐走壁的梦想。


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