爬行动物无肢运动中表面结构与摩擦调控
生物物理
2012-10-01 v1
摘要
控制摩擦及相关能量损耗的一种方法是在摩擦部件表面设计确定性结构图案（即纹理工程）。定制纹理可提高润滑质量、降低摩擦，并允许使用更低粘度的润滑剂。迄今为止，生成确定性纹理结构的标准化程序几乎不存在。因此，许多工程师研究自然物种以探索表面构造，并探究表面形貌在摩擦控制中的作用。蛇类提供了丰富的表面实例，其拓扑特征能够优化和控制摩擦行为。本文研究了蟒蛇（Python regius）这类收缩型爬行动物的摩擦行为。该研究采用了一种专门设计的摩擦声学探针，能够测量摩擦系数并检测活体皮肤的声学行为。结果证实了蛇皮摩擦响应的各向异性。摩擦系数取决于滑动方向：向前运动的值低于反向运动的值。对表面计量特征的详细分析表明，蛇类摩擦响应的调节源于表面形貌的层次性与表面微观特征的轮廓不对称性相结合，以及不同身体区域接触鳞片的曲率变化。这种组合赋予了爬行动物优化摩擦响应的能力。
引用
@article{arxiv.1209.6523,
title = {On Surface Structure and Friction Regulation in Reptilian Limbless Locomotion},
author = {Hisham A. Abdel-Aal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.6523},
year = {2012}
}