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《生命世界》

开博时间:2016-11-21 21:27:00

《生命世界》杂志由中国科学院主管,中国科学院植物研究所、中国植物学会和高等教育出版社联合主办,于2004年4月创刊。《生命世界》杂志依托中国科学院和高等教育出版社的雄厚资源,集中高等院校及科研院所的专家作者队伍,以认真严谨的编辑态度确保稿件的质量及科学性,并以生动准确的语言、精心的版式设计及精美的印刷品质确保阅读的舒适与愉快,希望为关注生命、热爱自然的读者构建一个精神家园。

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飞檐走壁的动物高手

2009-12-18 00:38:51


跳蛛

  不仅壁虎,连蜣螂都能给人带来灵感。或许你觉得这些动物脏兮兮的,不过,在仿生学家(仿生学主要是利用自然界动物的特性和习性来研究其应用的一门科学)眼里,它们都是神奇的动物。


捕鱼蛛

  逍遥水上飞

  如果说有一种可以在水面上跳芭蕾的动物,那一定是水黾了。在湖水、池塘、水田和湿地中,我们经常可以看到这种舞者的轻盈舞姿。它们既不会划破水面,也不会浸湿自己的腿,使无数观众看得如痴如醉。

 


船筏蛛,捕鱼蛛和船筏蛛都具备水上行走的能力,跳蛛则和壁虎具有相似的黏附机制


仿蛛机器人

  如果人类也可以这样,不就变成水上飞了吗?科学家开始为之而努力。高倍显微镜下发现,水黾腿部有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。水黾正是利用这样的微纳米结构,将空气有效地吸附在刚毛和螺旋状纳米沟槽的缝隙内,在其表面形成一层稳定的气膜,阻碍了水滴的浸润,宏观上表现出水黾腿的超疏水特性。正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自如,即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。


水黾

  模仿水黾“水上漂”功夫,研究人员研制出一种可以在水上行走的机器人,并称之为“表面张力机器昆虫动力学探测器”。这款机器人无论是外观还是设计都与水黾类似,它不会破坏水面张力,而且拥有高度的可操作性和灵活性。


仿水黾机器人

  对水黾的研究发现也可以用于新型水上交通工具的设计,如无舷船舶,也可用于新型防水纺织品的生产。

  和水黾具有类似本领的还有捕鱼蛛,捕鱼蛛不仅可以生活在陆地上,也可以在水下捉鱼,可谓武艺超群。如果幸运的话,你可以在水边欣赏到它们精湛的表演。首先是潜伏,捕鱼蛛用后腿抓住植物茎杆,其余腿和触肢轻轻拍打水面,耐心地等待猎物。嘘,猎物来了,捕鱼蛛从一个水面移到另一个水面,一只小昆虫霎时就遭殃了。

  科学家发现,捕鱼蛛的八条长腿上长有强疏水性的刚毛,使它能生活在水面上。这些腿上的刚毛还可以感受昆虫、蝌蚪和小鱼在水中的振动,指挥其猎食。科学家根据其水面行走的原理,用碳化纤维材料制造出在水面行走的机器人,并可携带化学传感器检测水质污染的程度。


借鉴蜣螂体表柔性非光滑特征设计的仿生装置若用于铲斗、轮斗、挖斗、自卸车车厢等触土部件,有望取得良好的脱附效果

  踏过不留痕

  蜣螂,即我们常说的屎壳郎,不要觉得它们很恶心呀。正是它们,将粪便制成球状,滚动到可靠的地方藏起来,然后再慢慢吃掉,才让大自然变得更加干净,所以它们也有“自然界清道夫”的称号。

  蜣螂的刚毛使其具有另外一个令人称道的本领。土壤和物料的黏附严重降低了机械的作业效率和质量,而蜣螂无论在多么黏湿的环境中,都能拔腿就走。

  科研人员在扫描电子显微镜下发现,蜣螂的刚毛主要分布在体表的腹面和腿的两侧,排列整齐但疏散,长度不一(600~1200微米),毛根间距约100微米,周身生有短刺,尖端没有膨大,方向与接触土壤的表面呈垂直角度,构成具有脱附功效的柔性界面。研究蜣螂减粘脱附的机制,为工程机械减粘脱附的研究和应用开辟新的途径。

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