
壁虎以其缩放垂直墙壁甚至倒置的能力而闻名,现在科学家更多地了解了专家登山者如何实现这些反对重力的壮举:壁虎可以迅速将其脚的粘性开到和关闭,这是一项新的研究发现。
壁虎的脚趾经过深入研究,它们的粘性特性启发了一些令人难以置信的技术,例如无针迹的方法密封伤口和粘性的手持式桨有一天帮助士兵缩放墙壁。在过去的十年中,研究人员一直在开发具有纳米级纤维的合成粘合剂,旨在模仿壁gecko脚趾。
但是,对壁虎粘附微妙之处的新研究表明,自然仍然超过了实验室的科学家。 [仿生:7个受自然启发的技术这是给出的
壁虎可以粘在表面上,因为它们的球脚趾被数百个小小的微型头发覆盖,称为刚毛。每个seta都分成数百个较小的刷毛,称为刮刀。科学家已经知道,微小的头发的簇离墙壁和天花板上的轮廓如此之近,以至于范德华力启动。这种类型的物理键发生在壁虎头发分子和壁分子的电子相互作用并创建一个电磁吸引力。
现在,研究人员已经发现了作用在壁虎上的力平衡及其脚趾头的角度如何有助于该生物的成功。该系统使Geckos能够如此迅速地粘贴并伸出脚,以至于他们可以以每秒20个身体长度在表面上奔跑。
俄勒冈州立大学俄勒冈州立大学工程学教授Alex Greaney对Live Science说:“从定义上讲,壁虎并不粘。 “正是这种使毛发的灵活性,角度和可扩展性的令人难以置信的协同作用使它成为可能。”
格雷尼(Greaney)和一组研究人员创建了一个数学模型,该模型显示了刚毛角度和在壁虎相互作用时在壁虎上起作用的力量,以创建一个精致但功能强大的粘性系统。
刚毛从壁虎的脚下发芽的刚毛不会以90度的角度直立,而是以倾斜的角度分支。数学模型表明,如果头发以更接近水平的角度弯曲,则壁虎可以粘在增加的表面积,并且壁虎可以支撑更多的重量。
刚毛也是超静脉。当壁虎跳到另一个表面或迅速改变方向以逃脱捕食者时,其脚趾头必须吸收大量的能量并重定向。刚毛的柔韧性和弹力有助于重定向能量,使壁虎可以以任何角度行走,除非表面被过多的水分覆盖,在这种情况下,它们的粘性功率会降低脚开始滑倒。 Greaney说,刚毛过于柔韧的刚毛或太长的刚毛会纠结起来,并导致壁虎滑落并从表面上下降。
该模型还表明,壁虎能够通过将自己的力施加到墙壁上来平衡重力的力。他们可以将脚压在身体上,然后将脚拖到表面上而不会掉落。格雷尼说,下一步是探索摩擦的作用。
该研究的详细信息今天(8月12日)在《应用物理学杂志》上发表。
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