纤维结构帮吸盘鱼“搭便车”
2020-02-28
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研究人员演示新吸盘能吸住各种物体。图片来源：《物质》
作为海洋世界众所周知的免费旅行家，鮣鱼搭便车时会利用头部由背鳍演化而来的吸盘紧紧地吸附在宿主的表面。近日，北京航空航天大学研究人员发现，鮣鱼强大吸附能力来自吸盘唇圈内部的特殊结构。相关论文2月27日发表于《物质》。
论文共同通讯作者、北京航空航天大学教授文力提到，鮣鱼本身的形状和游动能力不足以使其在自然界中取得生存优势，于是它将自己头部的第一背鳍进化成吸盘，这样就可以搭载其他海洋生物的便车，从而实现捕食和繁衍。
鮣鱼又被称为懒汉鱼或吸盘鱼，其吸盘的吸附力强大到能够保持吸附在跳出水面并高速旋转的海豚身上。
为了探索其中的奥秘，研究人员对吸盘柔软的唇圈进行了研究。他们发现唇圈在介于上表皮与下表皮之间有一层独特的构造：竖直的胶原蛋白纤维。
这种纤维状的构造所提供的弹性能可以最大化吸盘与物体之间的接触面积，并减少唇圈的变形以保持其粘合力。这也是学术界首次详细揭示鮣鱼唇圈组织形态结构。
受到鮣鱼的启发，研究人员通过静电植绒，即利用电荷使纤维排列的技术，设计了一款含有竖直尼龙纤维的仿生吸盘。
与纯硅胶吸盘相比，仿生吸盘吸附力提高了62.5％，吸附时间增加了3.4倍。除此之外，纤维强化的仿生吸盘可以吊挂重量大、形状不规则以及表面粗糙各异的物体。
下一步，研究人员将研究和模仿表皮与下表皮的结构改进当前的仿生吸盘。引入环境友好以及可生物降解的材料，例如丝绸取代尼龙。法向纤维结构的发展也可以应用于软体机器人，以通过控制变形的程度来实现精密、复杂的运动。
相关论文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.matt.2020.01.018
作者：唐凤
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