Snakeskin:机器人和赛车的设计突破?
尽管蛇的皮肤像骨骼一样干燥,但我们经常将其视为潮湿和光滑。有一个充分的理由 - 动物已经演变了一块鳞片的涂层,这有助于它们似乎没有努力穿过任何表面。
大自然的设计实际上更复杂但是仅仅是制作超级皮肤皮肤,还建造了每种规模,以最大限度地提高耐磨性。
专家摩擦控制和耐用性使蛇和蜥蜴皮肤对想要将这些特征建立成机器的工程师来说非常有趣。
最终,复制品爬行动物材料可以在高端汽车工程中找到一种用途,例如一级方程式raceCars,或者在即将到来的一代中搜索和救援和勘探机器人模仿蛇。
Karlsruhe技术研究所在德国的研究人员表示他们借来的设计来自非洲蟒蛇和砂浆蜥蜴的腹部鳞片。它们所产生的纹理表面减少了降低的滑动摩擦力,测试中的40%。
“如果我们管理摩擦减少1%,我们的工程同事却很高兴;40%真的是进步,每个人都非常兴奋,“材料科学家和领导研究员基督教格莱德。
它们通过蚀刻钢销的头部来制造光滑表面,该钢销的头部用激光测量直径三分之一的英寸。他们尝试了两种模式:一个在x和y方向上完全重叠的尺度,而另一个在行中定向尺度。每种秤测量50微米。
在另一个表面上移动引脚的测试显示,纹理与排列的鳞片排列成的尺度产生比重叠纹理更少的摩擦。两个表面产生比完全光滑的表面更少的摩擦:与光滑的表面相比,重叠尺度将摩擦降低22%,而行中的鳞片减少40%。
结果的差异令人意外地抓住了研究人员,特别是因为重叠的鳞片更像真正的真正的蛇皮。
“这一结果有点意外,因为我们预期的[狭窄,重叠的鳞片]比广泛的宽度更有益,因为它们更接近自然灵感,”他们在他们的研究中写道,本月在期刊上发表生物定位和生物体。
当纹理表面与石油接触时,摩擦减少改善消失,这意味着它们只能在干燥的沙质环境中工作,就像他们的精神动物生活的地方一样。
“This wasn’t a huge surprise since we were looking to nature for inspiration and the species we mimicked — the royal python and a lizard called a sandfish skink — live in very dry environments and don’t secrete oils or other liquids onto their skin,” Greiner said.
研究人员表示,他们的纹理可能在许多应用中有用,主要是在微尺度和更小的情况下。它们可以用作机械部件中的涂层和诸如加速度计的敏感传感器。
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