软发丝床对 Poiseuille 流动的非线性响应

具有微米尺度突起的生物表面，如微小梢、甲壳类动物毛发和纤毛，常与压力驱动的流体发生相互作用，形成弹性黏性问题。表征其对流动的响应可为微流体技术、仿生工程和智能材料提供应用。本文通过实验和理论方法研究了受压力驱动流动作用的仿生发丝系统。我们表明，经过尺度化处理后的阻力和尺度化压力在不同发丝和腔室条件下，在临界无量纲压力之后归合为反比例功率定律，从而形成一种特征性响应。我们的模型预测了沿纱线方向和反纱线方向的倾斜发丝在 Poiseuille 流动下的行为，后者阻力显著更高。最后，我们展示了倾斜发丝床的一个概念应用，用于防止静脉注射期间的逆流。本工作建立了压力驱动流动中发丝床行为的统一模型和实验表征，推进了对发丝-流动相互作用的理解，为创新应用奠定了基础。