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破译蜘蛛侠脚底板的奥秘


http://www.sina.com.cn 2006年12月29日 15:53 新民晚报

  本报讯 (记者 董纯蕾)“蜘蛛侠”原来不是好莱坞的异想天开,自然界的壁虎、蚱蜢等就有“飞檐走壁”的特异功能,而且一举一动都有其特殊的力学“秘笈”。日前,中科院力学研究所与美国布朗大学一项联合研究成果,揭示了此类昆虫的“脚底板”在高速运动中频繁黏附和脱黏的运动力学机制。据悉,该成果即将发表于国际学术期刊《力学与固体物理》,对人类研发适应任意表面行走的微型机器人及微型黏附控制开关具有现实指导意义。

  很多动物,在自然界的“适者生存”及长时间演化中练就了一身特技。壁虎、蚱蜢、蝉、苍蝇、蜘蛛等动物超强的爬行能力,引起了中美科学家的关注:它们不仅能在水平表面运动自如,在垂直表面甚至倒挂在

天花板上也能快速移动。壁虎的“吸盘”能在0.04秒内做出黏附动作,并紧跟着在0.06秒内完全脱黏起步。

  通过实验,科研人员发现这类爬行健将的脚部衬垫具有一种被称为“各向异性”的纤维膜组织或材料。一层光滑的表面膜覆盖在多个杆状纤维上,且纤维平行排列并与表面膜成一定的角度。这正是动物既能在悬停静止时保持强黏附力、又能在迈步时令黏附强度急剧减小的“秘诀”所在。研究人员模拟昆虫栖息在物体表面的情形,建立了二维黏附接触模型,并给出控制方程,分析黏附强度影响,最终发现了详细的运动机制。

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