減少摩擦的靈感居然來源于蛇皮?

時間:2015-07-12 來源:網絡 作者:佚名 收藏到我的收藏夾
簡介: (圖示為蛇皮。圖片來源:Teodora_D / Fotolia) 蛇的皮膚表面激發了了不起的紀錄,在高性能材料測試中,提供了驚人的40%減少摩擦的紀錄。 這些新的表面可以改善機械部件中機器的可靠性,如高

(圖示為蛇皮。圖片來源:Teodora_D / Fotolia)

蛇的皮膚表面激發了了不起的紀錄,在高性能材料測試中,提供了驚人的40%減少摩擦的紀錄。

這些新的表面可以改善機械部件中機器的可靠性,如高性能汽車,和添加軟骨結構到工程師設計的新一代太空探索機器人。

一篇討論這些結果的文章發表在2015年6月1日IOP出版的《 Bioinspiration & Biomimetics 》雜志上。

生物學家已經研究了許多蛇和蜥蜴的皮膚,這些材料以在運動過程中降低摩擦而聞名。同時它們也耐磨損,特別是在干燥,多塵或沙的環境。

Greiner博士和他的團隊所使用的激光蝕刻鋼銷的表面,使其酷似蛇皮的紋理。然后,他們測試了在當這些鋼銷移動時對另一面的摩擦。

在干燥條件下,例如沒有油或其它潤滑劑使,鱗片狀表面上產生少得多的摩擦,減少40%,與光滑的表面對應。

首席研究員,Christian Greiner博士說:“如果我們僅僅減少摩擦1%,都足以使我們做工程的同事們感到高興;而減少摩擦40%確實是一個飛躍,每個人都很興奮。”

有可能的應用是制成微米或納米尺度的機械裝置。常見的例子有汽車防抱死制動系統,計算機硬盤驅動器,并呼吁加速計的部件,這意味著你的手機就可以判斷它是在肖像或風景模式,你的運動手環可以在你移動時自動計步數。

“當工程師希望挑戰極限時,我們的新表面紋理將主要進入自己,”Greiner博士說。

蛇的皮膚表面可在高端的汽車工程中使用,如一級方程式賽車;可用在高度敏感的科學設備,包括安裝在同步加速器,如英國的鉆石光源,或瑞士的大型強子對撞機傳感器;任何地方的工程挑戰都是進一步實現移動部件的小型化。

人們對于蛇皮材質啟發的材料被用于制造機器人一直很有興趣,意思是機器人的設計,而靈感來自于蛇,這可能幫助探索地球上很糟糕而嚴酷的環境,甚至在太空中。這個訴求的提出對Greiner博士的研究小組是新的挑戰,即使材料僅在一個方向上減少摩擦。

任何感受過蛇的皮膚的人都會知道,蛇皮的鱗片都順著同一方向,以此來幫助蛇的向前運動,同時抵制運動的倒退。鋼銷用于此研究,測試模仿蛇皮在整體表面紋理上,但至少在兩個方向上減少摩擦。

Greiner博士用聚合物,更加緊密地模仿蛇皮僅在一個方向上減少摩擦,并取得了一些進展。他說這是他的初期工作,而以后的工作還沒有計劃進行發表。

唯一需要警告的是,這個新的表面不會在油或者潤滑劑存在的環境中很好地工作。事實上,蛇皮效應可以產生比同等的平滑面多三倍以上的摩擦

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