科學家從䲟魚獲得靈感研發出附著力更強的吸盤
據外媒報導,䲟魚是一種神奇的魚類,其經常通過頭部的強力吸盤狀結構吸附船底或其它大魚遠遊和索食。受此啟發,近日新澤西理工學院(NJIT)的研究人員設計了一種吸盤,其附著力比䲟魚的吸盤更強。
䲟魚的吸盤有著複雜的結構。它們被一個“環”環繞,形成一個緊密的密封,裡面則包含一排稱為鰭瓣的脊狀物,內襯有稱為小刺的尖尖的組織。這種結構產生的摩擦力將魚牢牢地固定在其宿主上。
來自新澤西理工學院和阿克倫大學的研究人員開始用新型吸盤模仿這種自然奇觀。通過觀察魚的進化歷史,研究小組注意到現代䲟魚比他們的祖先有更多的鰭瓣。所以他們把這個想法付諸實踐。
研究人員3D打印了各種版本的吸盤,具有不同數量的“鰭瓣”。然後在水下測試這些吸盤。這些表面的光滑度也有所不同。研究人員發現,“鰭瓣”越多,吸盤的粘合能力越強。該團隊在9到12之間找到了一個最佳位置- 例如,後者在50秒內能夠承受27牛頓的力。這使得它比普通䲟魚的吸盤吸附在鯊魚上時強三倍。吸盤本身僅重45克(1.6盎司)。
該團隊發現,少於六片“鰭瓣”的吸盤根本無法粘合。有趣的是,這正是在3200萬年前的䲟魚祖先化石上發現的數量。
“䲟魚的粘合機制背後的優點在於生物組織固有地完成了大部分工作,”該研究的首席研究員Brooke Flammang說道。“這項研究最重要的方面是我們的機器人吸盤完全依賴於驅動重塑中粘合機制的基礎物理學,使我們能夠確定生物學相關的性能,並深入了解䲟魚吸盤的演變。以前的設計需要人工操作員來控制系統,這是不可能實現的。“
該研究發表在《Bioinspiration and Biomimetics》期刊上。