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        向蛇學(xué)習(xí)

        2018-07-11 06:39:56朱崇愷
        知識(shí)就是力量 2018年7期
        關(guān)鍵詞:蛇皮摩擦力紋理

        朱崇愷

        德雷塞爾大學(xué)工程學(xué)院副教授希沙姆(Hisham Abdel-Aal)博士通過(guò)研究蛇皮,幫助工程師改進(jìn)物體紋理表面的設(shè)計(jì),以便控制摩擦力的大小,而這項(xiàng)研究成果可以應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、假肢關(guān)節(jié)上,甚至是鞋子上。

        希沙姆是一位具有摩擦學(xué)專業(yè)知識(shí)的機(jī)械工程師,為更好地理解和量化蛇移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦的方式,他已經(jīng)收集和分析了蛇皮近十年。最近,他在《生物醫(yī)學(xué)材料力學(xué)行為雜志》上發(fā)表了一篇論文,解釋了如何將這種自然數(shù)據(jù)移植到商業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,這一過(guò)程被稱為“生物啟發(fā)式表面工程”。

        研究從提取蛇皮的紋理特征開(kāi)始。他收集了40種不同品種的350種完整皮膚樣品,然后用掃描電子顯微鏡檢查其質(zhì)地和微觀特征。蛇鱗具有不可見(jiàn)的小頭發(fā)狀結(jié)構(gòu),稱為原纖維。盡管它們的長(zhǎng)度僅為1微米(約為人類頭發(fā)寬度的1/100),但原纖維以及它們?nèi)绾闻帕惺瞧洚a(chǎn)生摩擦能力的關(guān)鍵。原纖維的定位以及尺寸、形狀、硬度和尺度分布為每條蛇創(chuàng)造了獨(dú)特的摩擦特性—這正是希沙姆采集和編目的原因。

        除此之外,希沙姆的工作還綜合了大量關(guān)于蛇運(yùn)動(dòng)的物理研究和蛇在波動(dòng)、滑動(dòng)、滑動(dòng)和側(cè)風(fēng)作用下摩擦力的測(cè)量。通過(guò)將這些測(cè)量與他為每條蛇創(chuàng)建的紋理輪廓交叉引用,希沙姆將物理特性與其對(duì)蛇的力學(xué)的影響也聯(lián)系了起來(lái)。

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