壁虎在不同粗糙度的竖直表面的黏附

壁虎的脚掌上具有脚爪和刚毛两种附着器官,两种器官具有不同的附着机制,二者协同作用使壁虎具有在任意粗糙度的竖直墙面和天花板上自如运动与附着的能力.将壁虎脚掌上的脚爪去除后,放置在14种不同粗糙度的竖直的砂纸表面,以研究壁虎仅依靠刚毛时的附着能力.研究结果表明,仅仅依靠刚毛附着时,壁虎在各类砂纸表面的滑移速度、内收速度等存在差异性.滑移速度随着砂纸表面上颗粒直径与间距比值增大而减小,表面粗糙度并不是影响黏附性能的直接原因,其黏附性能由刚毛尖端末梢与砂纸表面的接触面积决定.研究壁虎脚掌刚毛在不同粗糙度的竖直表面的黏附性能,可以为设计基于仿壁虎刚毛黏附的爬壁机器人提供参考.     

是什么特质让壁虎成为最酷的蜥蜴

正壁虎是一种主要在夜间活动的蜥蜴,它们存在于世界各处潮湿温暖的环境中。不同于其他蜥蜴,壁虎长寿、善交流、没有眼睑,喜欢与同伴"肩并肩"(通常其他种类的蜥蜴会重叠在同伴身上)。然而,最让壁虎与众不同的有以下几方面。壁虎的四肢有黏性除了不沾锅底的特氟龙涂层外,壁虎黏黏的脚趾让它们能够停留在任何物体表面。壁虎的脚趾上布满了脊,脊上布满了数以百万计的微小刚毛。就是这些微小     

仿壁虎微纳米刚毛阵列的研究进展

壁虎的超级黏附力源于分布于脚趾的数十万细长刚毛和接触面间的范德华力. 仿壁虎刚毛的研制是实现机器人三维无障碍运动的关键技术之一. 近年来, 许多国内外学者致力于研制仿壁虎脚掌刚毛结构的倾斜、末端分支、膨大的微纳米黏附阵列, 以得到高黏附性能、可自由调控吸附脱附的仿壁虎脚掌, 对已有文献进行总结、比较, 并展望其进一步的发展方向.     

为什么饮料瓶内放入一根竹筷会不断冒泡？

往平静的饮料 (我想你说的是汽水类的饮料 )中插入一根粗糙的竹筷子 ,会有接连不断的小气泡往上冒。这个现象不是因为筷子的毛细现象引起的 ,也不是因为筷子中有一种能分解出空气的物质。分子在液体表面上所受到的力与它在液体内部时所受到的力是不同的。请看图 1。分子Ａ在液体内部 ,它受到周围分子的引力是相等的 ,忽略重力后 ,分子Ａ所受到的合引力等于零。而Ｂ处的分子处于液体的表面 ,外部气体分子对表面分子的引力小 ,而液体内部分子对表面分子的引力大。因此 ,表面层分子受着一种向内的拉力。正是由于这个向内的拉力 ,使得液体表面总…     

新一代有自主清洁能力的超强力胶带

正还记得语文课本里那篇叫《壁虎》的文章吗?其中有一句是这样写的:"壁虎趴在墙壁上,静静地一动不也不动,像贴着的一块水泥。"其实,壁虎只要一个脚趾贴在墙上,它的整个身体就能纹丝不动。这其中的奥秘在哪儿呢?     

天花板上的步伐

凯勒·奥滕是美国俄勒冈州一所大学的生物力学专家，长期从事生物力学研究。在他的研究中，最让他感兴趣的是壁虎抗万有引力的脚下功夫。如果凯勒·奥滕有自选其事的权力的话，那么，第一个完美登陆外星、在炽热的火星上留下脚印的也许不是人类而是壁虎了。壁虎能在光滑的墙壁上窜来窜去，能用一只脚固定在天花板上，悬吊起自己而不用担心失足掉下去。奥滕先生非常希望看到下一代火星机器人能像壁虎一样在别的星球上走路。这些地方恰恰可能是其他机器人不敢涉足的。 目前，研究生物力学的工程师们正试图模拟壁虎的脚下技巧。当然，像壁虎这…     

琥珀中发现古老壁虎

最近,古生物学家在发现于缅甸的一块琥珀中发现了世界上已知最古老壁虎的部分遗骸——足、趾和一部分尾巴（图左）。科学家说,这只壁虎代表着一个此前从未被发现过的壁虎种群,其年代比此前已知最古老的壁虎还要早4000万年。这只壁虎的足趾保存完好,科学家能够清晰地看见其完整的趾片,上面覆盖着微小的毛发状结构,而今天的壁虎（图右）正是依赖这些趾片来把自己“粘”在墙壁和天花板上。     

分子距离润滑

只有几个分子那么厚的流体层如果被夹在固定的结构表面之间就能获得像固体那样的次序,人们知道这一点已经好几年了。根据《化学物理杂志》报导的伊斯雷拉威利等人的新的实验,这样的类似固体的次序在两个表面处于相对运动状态时依然可能存在。这一发现可被认为是分子摩擦学诞生的标志。分子摩擦学是在原子大小的距离上研究摩擦与润滑的科学。如果在流体池中使两个表面在分子距离内合在一起,层间流体就会改变其动态与静态特性。流体的相图会被改变,其热传递系数会发生变化,其质会变得不均匀,还可能变得各向异性。决定流体特性的因素很多,如流体的最初结构、两个表面的结构与可比性、表     

大壁虎在天花板表面的运动行为与动力学研究

壁虎天花板表面运动作用力的测定对揭示壁虎运动的力学规律、获得仿生机器人控制设计的灵感均具有重要意义．用三维力传感器阵列测定大壁虎天花板表面运动的三维作用力, 结合高速摄像讨论壁虎在天花板表面运动中壁虎脚掌的作用力和预压力, 并比较分析了前后腿的作用. 结果表明壁虎在天花板表面运动的速度为0.17~0.48 m/s, 前后腿向身体中线方向收拢. 脚掌在与天花板表面初始接触时间内产生冗余的预压力, 以确保运动的安全, 前腿的法向预压力大于后腿. 前后腿的侧向作用力大小相当. 前腿运动方向的作用力始终和运动方向相同, 起主要推动作用; 后腿运动方向的作用力始终和运动方向相反. 前后腿的法向作用力分别占体重的73.4%和60.6%. 运动中, 运动方向的作用力明显大于侧向和法向的作用力, 前腿主要起到推动作用, 后腿则主要起稳定作用. 上述结果表明壁虎在天花板表面运动中腿功能的变化, 使得壁虎能够在极端条件下自由运动, 并启发机器人结构设计、步态规划和控制规律的选择.     

壁虎在墙上疾步如飞的奥秘

壁虎能够在直立的玻璃表面疾步如飞,那么,壁虎脚底的粘着力究竟是怎样产生的呢?专家们经过研究,意外地发现这些看上去不起眼的壁虎,居然是自然界数一数二的"应用物理大师"!它脚底的力量,竟然来自宇宙中最基本     

守宫鲜药制剂治癌症

守宫,即人们常见的壁虎,俗称蝎虎,北京人叫它“蝎了虎子”。入药又名天龙、堰蜓。动物学分类上属于脊椎动物亚门一爬行纲一鳞蜥亚纲一有鳞总目一蜥蜴目中的一种冷血动物。壁虎的身上被覆着镶嵌排列的细小鳞片。四足各有五趾,趾端扩展。其末端有皮肤皱襞形成的吸盘．而且密布腺毛,有黏附能力．可在墙壁、天花板或光滑的平面上迅速爬行。     

分子束研究Cl_2在Si(111)面化学吸附的平动能效应

气相小分子在金属单晶表面上解离化学吸附的机理研究十分活跃.目前描述化学吸附过程有两种不同的机理,即直接解离和前驱态(Precursor)机理.前者认为气相分子与固相表面碰撞能直接解离成碎片吸附于表面上;后者则假设分子入射表面先经中间前驱态再发生解离化学吸附.要深入研究上述不同的吸附机理,分子束技术是一种有效的实验手段,通过测定入射分子束的平动能以及入射角对解离吸附的影响,可以获得有关化学吸附的重要信息.在半导体表面气相化学蚀刻反应中Si-Cl_2体系占有十分重要的地位.我们在文献[4,5]中曾指出Cl_2分子在Si表面上解离吸附是蚀刻反应关键的一步,但是对其吸附机理的深入研究尚未见报道.本文将首次采用超声分子束、角分辨的飞行时间质谱和激光诱导吸附技术,研究Cl_2在Si(111)表面上吸附的平动能效应,并探讨其解离化学吸附的机理.     

希夫碱在铜表面上的自组装膜的STM和XPS研究

用自组装技术在铜表面上制备了希夫碱单分子膜,并用STM和XPS等现代表面分析方法对所得到的膜进行了表征。结果表明邻香兰素邻氨基酚确实能在铜表面上形成取向、紧密排列的有序单分子自组装膜。而邻香兰素邻氨基酚分子中的两个苯环并不是平辅在铜表面上,而是以一定角度倾斜。这一自组装新体系的开发对自组装技术在金属腐蚀与防护方面的应用必将具有重要意义。     

月亮与地震

美国科学家指出:月球引力能使地球表面产生引力波而诱发大地震。他们曾预言在1987年和以后的几年里,当月圆或月缺时,加利福尼亚南部有可能发生大地震。月球引力诱发大地震并不是美国科学家的新发现。我国地震区的群众早有这样的经验,他们认为:在农历初一、     

超分子体系的应用

设想有一微型提桶．内表面是油性斥水的，外面轮箍吊着的是可湿的、斥油的绳子。这个桶真小──大小仅能容纳一个小小的油性分子。更为特殊的是，在桶上连接着一组原子，当桶装满时它们就能发光──不过仅当装的是某种类型的分子时才发光。这个亚微观的提桶，是称作“超分子”──特意制成特定形状的大分子的一个例子。近几年来，化学工作者已学会把一些独特的分子塑成各种型式，包括从微型宝塔开始直到世界上最小的手镯。这些分子引人入胜之处还在于它们很实用。在密歇根州立大学，作者的研究组一直在设计能够捕捉和检测通常污染环境的各种…     

利用σ~*-共振峰位决定分子键长

近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)是近年来迅速发展的表面结构分析手段,特别对于分子吸附系统NEXAFS能提供分子取向和键长等信息,与实验研究状况相比较,分子NEXAFS谱的计算显得很不够。本文作者首次利用原子集团多重散射方法(MSC)研究了甲酸在Cu(100)表面催化分解的分子结构以及乙炔、乙烯在Cu表面的吸附结构。分子以     

布儒斯特角显微镜观察菁染料单分子膜的相变

利用不带长烷基链的染料和长链脂肪酸混合,以制备染料的LB膜是近年来广泛应用的一种方法。这种方法使许多不具有两亲性的分子亦能形成LB膜,在分子构筑术上具有重要意义。但是,这种混合单分子膜在不同表面压下的结构是不清楚。最近,法国和德国先后报道了以偏振激光为光源,CCD摄像机作为图像接收器的显微技     

仿壁虎机器人脚掌的黏附性能研究及模拟微重力下黏脱附轨迹设计

失重环境下固体间的稳定接触是空间站舱内外航天员作业、在轨维修、空间碎片捕获等任务面临的共性问题,基于范德华力机制的刚毛黏附材料为解决上述问题提供了可能.本文介绍使用仿生高分子黏附结构研制仿壁虎机器人脚掌所面临的问题.用仿壁虎腿机构构成的黏附性能试验台,研究了黏附脚掌的刚度、尺寸和黏附轨迹与黏附力、实际接触面积间的关系,确定了脚掌黏附过程的稳定边界.用重力补偿法模拟整体失重环境,设计了脚掌黏脱附轨迹并实现了仿壁虎机器人在整体失重情况下的稳定黏附运动,为在轨微重力环境下仿壁虎机器人的黏附运动提供了基础数据.     

壁虎为何不会从天花板上掉下?

你是否曾经纳闷，壁虎为什么能够克服重力在卧室的墙上和天花板上跑来跑去？ 科学家们认为已经找到了答案，他们也许还发现了制造一种新型合成黏合剂的新思想。 壁虎的脚爪上有ＡＮ万根微小的绒毛，并且每根绒毛的顶端有数１０万个微小的刮板，这使壁虎仅用一个脚趾就能毫不费力地悬挂在天花板上。 伯克利加州大学的生物学家罗伯特·富尔（ＲｏｂｅｒｔＦｕｌｌ）最近说：“数量达数１０亿的刮板看起来就像长在绒毛顶端的花耶菜，黏性非常强、” “壁虎还发出一种奇特的行动方式，先把这些绒毛铺到物体表面，然后再把绒毛揭下来，就像撕下胶…     

壁虎的运动行为与动力学研究: 竖直面内运动方向的影响

壁虎在竖直面内不同方向运动时运动行为的观察和运动作用力的测定不仅能揭示出壁虎运动的力学规律, 也可以进一步获得仿生机器人控制设计的灵感. 用三维力传感器阵列测定大壁虎在竖直面内运动的三维作用力, 并结合高速摄像讨论在自下向上, 自上向下和自右向左3 个不同方向运动时大壁虎的运动行为及其脚掌的功能. 结果表明大壁虎的运动速度随步频的提高而增加, 但与脚掌的黏附时间与脱附时间无明显相关性. 大壁虎各脚掌产生相应的作用力以平衡重力和翻转矩, 并为运动提供必要的推力; 位于身体质心上方的脚掌在支撑身体、运动驱动、运动平稳等方面都起到关键作用; 竖直面内大壁虎在不同方向运动时运动行为和脚掌功能所发生的相应改变, 使得大壁虎能够在竖直面上安全高效的自由运动. 这一研究对仿壁虎机器人的结构设计、步态规划和控制的选择有所启发和帮助.