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减少摩擦的灵感居然来源于蛇皮?

时间:2015-07-12 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介: (图示为蛇皮。图片来源:Teodora_D / Fotolia) 蛇的皮肤表面激发了了不起的纪录,在高?#38405;?#26448;料测试中,提供了惊人的40%减少摩擦的纪录。 这些新的表面可以?#32435;?#26426;械部件中机器的可靠性,如高

(图示为蛇皮。图片来源:Teodora_D / Fotolia)

蛇的皮肤表面激发了了不起的纪录,在高?#38405;?#26448;料测试中,提供了惊人的40%减少摩擦的纪录。

这些新的表面可以?#32435;?#26426;械部件中机器的可靠性,如高?#38405;?#27773;车,和添加软骨结构到工程师设计的新一代太空探索机器人。

一篇讨论这些结果的文章发表在2015年6月1日IOP出版的《 Bioinspiration & Biomimetics 》杂志上。

生物学家已经研究了许多蛇和蜥蜴的皮肤,这些材料以在运动过程中?#26723;?#25705;擦而闻名。同时它们?#26448;?#30952;损,特别是在干燥,多尘或沙的环境。

Greiner博士和他的团队所使用的激光蚀刻钢销的表面,使其酷似蛇皮的纹理。然后,他们测试了在当这些钢销移动时对另一面的摩擦。

在干燥条件下,例如没有油或其它润滑剂使,鳞片状表面上产生少得多的摩擦,减少40%,与光滑的表面对应。

首席研究员,Christian Greiner博士说:“如果我们仅仅减少摩擦1%,都足以使我们做工程的同事们感到高兴;而减少摩擦40%确实是一个飞跃,每个人都很兴奋。”

有可能的应用是制成微米或纳米尺度的机械装置。常见的例子有汽车防抱死制动?#20302;常?#35745;算机硬盘驱动器,并呼吁加速计的部件,这意味着你的手机就可以判断它是在肖像或风景模式,你的运动手环可以在你移动时自动计步数。

“当工程师希望挑战极限时,我们的新表面纹理将主要进入自?#28023;?rdquo;Greiner博士说。

蛇的皮肤表面可在高端的汽车工程中使用,如一级方程式赛车;可用在高度敏感的科学设备,包括安装在同步加速器,如英国的钻石光源,或瑞士的大型强子对?#19981;?#20256;感器;任何地方的工程挑战都是进一步实现移动部件的小型化。

人们对于蛇皮材质启发的材料被用于制造机器人一直很有兴趣,意思是机器人的设计,而灵感来自于蛇,这可能帮助探索地球上很糟糕而严酷的环?#24120;?#29978;至在太空中。这个诉求的提出对Greiner博士的研究小组是新的挑战,即使材料仅在一个方向上减少摩擦。

任何感受过蛇的皮肤的人都会知道,蛇皮的鳞片都顺着同一方向,?#28304;?#26469;帮助蛇的向前运动,同时?#31181;?#36816;动的倒退。钢销用于?#25628;?#31350;,测?#38405;?#20223;蛇皮在整体表面纹理上,但至少在两个方向上减少摩擦。

Greiner博士用聚合物,更加紧密地模仿蛇皮仅在一个方向上减少摩擦,并取得了一些进展。他说这是他的初期工作,而以后的工作还没有计划进行发表。

唯一需要警告的是,这个新的表面不会在油或者润滑剂存在的环境中很好地工作。事实上,蛇皮效应可?#22278;?#29983;比同等的平滑面多三倍以上的摩擦

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