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盖世汽车讯 据外媒报道,由科罗拉多大学(CU Boulder)研究人员向导的团队设计了一种新型合成“皮肤”,像蛇的鳞片一样滑腻。这项研究解决了工程学中一个未被充分认识的问题――摩擦力。

一种新合成“皮肤”应用于弹性质料,拼写出“ SLIP”一词。(图片泉源:科罗拉多大学)

研究人员Yifu Ding示意,由于部件摩擦,许多机械会损失大量能量,好比汽车和机械人。为了削减这种损失,他们从大自然那里得到了启示。“蛇的身体足够柔软,可以扭曲成种种形状。若是需要的话,也可以异常快地移动,部门缘故原由在于其皮肤摩擦力很小。”

在最新研究中,研究人员开发了一种名为固液界面聚合(SLIP)的工具,可以在橡胶或弹性质料等现有外面上铺设一层薄薄的皮肤,看起来很像蛇的鳞片,使原本发粘的外面变得很滑。

在许多新工程应用中,好比软机械人或可穿着传感器,不能使用传统的液体润滑剂,相反,必须调整外面自己。这项手艺可能会给那些既需要战胜摩擦又需要防潮的机械带来福音。

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上图:近距离考察蛇鳞;下图:在显微镜下看到受蛇皮启发而合成的“皮肤”

将蛇的鳞片放在显微镜下,可以看到它们由许多层组织堆叠在一起而组成。顶层就像很脆很硬的角蛋白,我们的指甲也是由这种物质组成;然后,鳞片会逐渐过渡到下面一种柔软得多的质料。这种软硬连系的结构,有助于在提供柔韧性的同时保持较低的摩擦力,这也是研究人员想要在实验室复制的特征。

该团队先行使聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成底层,这是一种弹性质料。然后,通过SLIP手艺,在底层上再铺设一层薄薄的、鳞片状合成质料。这种方式的事情原理是将小分子夹杂到一层液体薄膜中,并行使光线让它们从悬浮液中掉出来,这有点像豌豆沉到一碗汤的底部。然后,那些构建块就会渗入PDMS中,形成夹杂的皮肤层,发生相当于蛇皮靴的实验效果。Ding示意:“你摸它的时刻,手指就会滑落。”

研究团队举行了一系列看似简朴的测试。在夹杂PDMS和通俗PDMS上加重,然后把它们放在种种倾斜的外面上。效果显示,纵然在稍微的倾斜角度下,该团队的蛇皮式处置PDMS也会下滑,而通俗质料则丝毫未动。研究人员Mengyuan Wang示意:“PDMS真的很粘,纵然你把它完全倒过来,它仍然会粘在外面上。”

这种类似蛇皮的质料,与许多陶瓷质料和滑腻的金属具有相似的摩擦力。该团队示意,SLIP方式具有足够的灵活性,可以以任何形式铺设皮肤,包罗拼写单词的形状。然则,在举行现实应用之前,另有许多事情要做。

(责任编辑:张洋 HN080)
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