火蚁筏作为活性自愈合膜的形成与力学

火蚁形成筏以在暴雨洪涝中存活的独特能力令生物学家及其他学科研究者着迷。过去十年已确立：火蚁聚集体相对于外部压缩与剪切表现出黏弹性，以及众多不寻常力学性质。除阐明 Cheerios 效应既非火蚁筏的充分也非必要条件外，我们对火蚁筏进行力-位移与蠕变实验，并聚焦于揭示由其组分的自愈合与活性独特结合所衍生的性质。改变拉伸速度导致不同的力学响应与断裂模式，呈现延性与脆性材料特征。通过图像处理，我们统计积极参与应力-应变关系的蚂蚁数量并确定其取向以描绘力链。后者信息揭示拉伸力加速火蚁排列，类似于电场对液晶聚合物的效应。此外，该筏可被调节为不响应轴向应变而发生横向变形。无需借助特定几何结构，这一零泊松比性质由蚂蚁从顶层向底层的活性补充所实现，以防止筏解体。进而，有效杨氏模量亦可被定制，且与筏长度或其倒数成正比，取决于筏处于弹性或塑性区域。