解析盲鳗黏液的展开机制

盲鳗黏液是一种独特的捕食者防御材料，包含由每条长约 10 cm 的细长纤维线构成的网络。盲鳗以称为线细胞或线团（约 100 微米）的 condensed coiled 状态释放这些纤维，其必须在不到一秒的时间内展开以挫败捕食者攻击。在此我们考虑这样一种假设：黏性流体动力学可负责这种快速展开，而非仅由化学反应动力学所致。我们的主要结论是，在合理的生理条件下，由黏性阻力引起的展开可在几百毫秒内发生，并且若线团被固定在诸如捕食者口腔之类的表面上则会加速。我们将单个线细胞的退绕建模为纤维因黏性阻力而剥离。我们通过考虑纤维与均匀流或单轴拉伸流中的流线对齐的一维情形来捕捉本质特征。剥离阻力被建模为对剥离速度具有幂律依赖关系。黏性阻力与剥离阻力的无量纲比值出现在动力学方程中，并决定了展开的时间尺度。我们的建模方法是通用的，并可通过未来对线团展开剥离强度的实验测量加以改进。它为展开过程提供了关键见解，对有关由纤维和黏液囊形成黏液的悬而未决的问题提供了潜在答案，并将有助于日益增长的工程化类似仿生材料系统的兴趣。