蚂蚁附着力的测试及ANSYS分析

为探究生物学湿吸机制的潜在原理,在自行搭建的微小力测试平台上测量了蚂蚁的水平和垂直方向的吸附力,并且在亲水性表面和疏水性表面分别进行测试,对蚂蚁滑行时分泌液内部的压力和速度分布用有限元软件进行了分析.结果表明,昆虫湿吸对所接触的地面不敏感,吸附具有鲁棒性;滑行时湿吸足垫与分泌液接触面处的受力不均衡,而是由小到大分布,这样有助于昆虫抵抗扰动保持身体平衡.     

动物吸附机制的理论研究及应用现状

综述了能在光滑表面上行走的微小动物的基本爬行现象,对吸附机制进行分类,分析了目前研究的主要方向.用微小力测试实验台对蚂蚁吸附力大小进行测量,并用接触力学理论解释了动物足垫接触面的超微结构的作用.介绍了基于动物吸附机制的仿生机械的应用,提出动物吸附机制目前需要解决的问题.     

湿吸型仿生六足机器人的设计

基于昆虫湿吸力的理论模型,利用BIOLOID机器人套件设计了一种用于爬壁的仿生六足机器人,参考昆虫足垫特性设计了机器人的湿吸足垫,并基于胶带剥离原理规划了机器人步态及吸附、剥离动作.结果表明:机器人能严格按照三角步态,行走于小于等于50°的坡面,且方向正确、姿态平稳,腿部能顺利吸附、剥离地面;通过对机器人爬坡实验的分析表明:为了增加足垫吸附力,必须选择质地柔软的材料作为足垫,在足垫上雕刻适当深度与密度的凹槽,着地后对足垫施加一定的压力,选用适当浓度的粘液并产生较薄的液体膜.     

储罐轮式机器人转向磁吸附力

针对四轮爬壁机器人在铅垂壁面上转向失稳的难题展开研究。基于赫兹接触理论,提出一种摩擦力模型,利用面积分算法,求解出转向过程的纵向摩擦力、横向摩擦力、转向阻力矩;通过动力学建模,推导出转向过程中驱动力矩关系式。使用MATLAB仿真计算出了不同负载和不同驱动力矩所对应的吸附力变化趋势。通过实验得出,吸附力为759 N时,转向过程不会出现失稳。     

仿生六足机器人步态规划策略实验研究

采用日本弓背蚁进行常规步态实验学研究和仿生学探索,通过对高速数字摄像机采样结果的判断和分析,发现了蚂蚁后足的滑行过程并定义为“滑动相“.此外,还针对蚂蚁直线前进步态给出了合理的步态关系表达式,通过与周期规则步态的对比证明了该式的现实可行性,为仿生六足机器人进行周期不规则步态的规划奠定了理论基础.所采用的实验学研究和仿生学探索相结合的方法能有效提高仿生机器人的技术水平.     

西藏首次发现垫状卷柏群落

报道了西藏自治区登曲河流域首次发现垫状卷柏群落.对该植物的形态结构、群落的演替规律及形成过程进行了初步研究;此次垫状卷柏群落的发现,丰富了西藏植被中垫状植被的类型,对水土保持也具有十分重要的意义.     

西藏首次发现垫状卷柏群落

报道了西藏自治区登曲河流域首次发现垫状卷柏群落.对该植物的形态结构、群落的演替规律及形成过程进行了初步研究;此次垫状卷柏群落的发现,丰富了西藏植被中垫状植被的类型,对水土保持也具有十分重要的意义.     

中国蚂蚁分类学研究进展

本文从形态分类学研究、多样性研究和分子系统学研究三方面对中国蚂蚁分类研究的历史和现状进行全面的回顾;指出中国蚂蚁分类研究存在的问题,并对中国蚂蚁分类研究作展望.     

基于变磁力单元的磁力控制方法及数值研究

为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究.通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用MATLAB软件拟合出磁力控制函数的数学模型.运用此数学模型控制伺服电机,使任意气隙间距下都反馈出相应的伺服电机旋转角度,进而控制磁吸附力大小,保证机器人爬行过程中磁吸附力的稳定.通过测量实验,表明此磁力控制方法可行有效.     

瘤足蕨科植物叶表皮微形态及其系统学意义

利用光学显微镜和扫描电子显微镜对瘤足蕨科Plagiogyriaceae 9种及其近缘类群桫椤科Cyatheaceae 4种、蚌壳蕨科Dicksoniaceae 1种共14种植物,即瘤足蕨Plagiogyria adnata、耳形瘤足蕨P.stenoptera、镰羽瘤足蕨P.falcata、峨嵋瘤足蕨P.assurgens、密羽瘤足蕨P.pycnophylla、粉背瘤足蕨P.glauca、华东瘤足蕨P.japonica、华中瘤足蕨P.euphlebia、日本瘤足蕨P.matsumureana、白桫椤Sphaeropteris brunoniana、桫椤Alsophila spinulosa、西亚黑桫椤Gymnosphaera khasyana、滇南黑桫椤G.austro-yunnanensis和金毛狗Cibotium barometz的叶表皮微形态进行观察比较。结果表明:14种植物的叶表皮细胞都为不规则型,垂周壁为深波状或波状;其中,在扫描电子显微镜下峨嵋瘤足蕨、粉背瘤足蕨、白桫椤和金毛狗的叶下表皮具有形态可见的蜡质晶体。它们的气孔器类型有7种,为极细胞型、腋下细胞型、不等细胞型、不规则四细胞型、不规则细胞型、横列型和围绕型。对瘤足蕨科植物的分类和系统位置进行了讨论,为其系统学研究提供叶表皮微形态的资料。     

压缩机动涡旋表面磷化膜层的磨损性能

采用AMSLER摩擦磨损试验机,模拟压缩机上支撑与动涡旋摩擦副,对灰铸铁表面磷化膜层摩擦副在不同条件下的摩擦磨损性能进行了研究,采用扫描电子显微镜(SEM)观测摩擦磨损表面形貌.试验结果表明:磷化工艺可以有效降低灰铸铁与磷化膜层之间的摩擦系数;在摩擦磨损过程中,磷化膜避免了金属表面的直接接触,降低了摩擦副之间的黏着.磷化试样在高速和低速条件下的抗咬合性能均优于未磷化试样.     

摩擦层形成的元胞自动机模拟

建立了汽车摩擦材料在摩擦过程中摩擦层形成的变时间步长的二维和三维元胞自动机模型,模拟了磨屑运动的变化状态与摩擦材料的表面形貌。用二维元胞自动机模型模拟了无磨损条件下摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到磨屑沿摩擦力方向运动并聚集的图像。用三维元胞自动机模型模拟了有磨损时摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到摩擦材料在不同厚度的磨屑运动和聚集的动态图像。通过元胞自动机模拟可以确定摩擦层形成的机制与磨屑的运动和受阻于钢纤维、陶瓷纤维或磨粒并聚集有关,也证明了在摩擦层的研究中元胞自动机法是一个理想的模拟方法。     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料研究

本工作研制了一类新型复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料．研制的复合树脂聚合物有高的热稳定性，研制的摩阻材料有高的摩擦稳定性和耐磨性，特别适合于制造高性能的轿车用制动器材片．     

软磁盘、硬盘的表面形貌和微摩擦特性

利用原子力／摩擦力显微镜,对市售的５种软磁盘及一种硬盘的表面形貌、１～１００ｎＮ载荷下的微摩擦性能及表面粘着性能进行了研究。结果表明：软磁盘主要由块状的磁粉颗粒组成;硬磁盘由环状磁道组成。硬盘的微摩擦力、表面粘着力、摩擦因子大于同样条件下的软磁盘,１２９ｍｍ（５．２５英）软磁盘的微摩擦力、表面粘着力、摩擦因子大于同一品牌的８６ｍｍ（３．５英）的软磁盘;探针与磁记录介质在大于２０ｎＮ载荷下的接触为塑性接触。     

Relationship Between Measured Friction Coefficients and Two Tread Groove Design Parameters for Footwear Pads

Introduction Slips and falls are common phenomena both in work- places and leisure activities. The coefficient of fric- tion (COF) between footwear and the floor is regarded as the most critical item determining the occurrence of a slip. It is commonly ac…     

树脂粘结剂含量对汽车摩擦材料性能的影响

选定国产改性酚醛树脂作为汽车摩擦材料树脂粘结剂基体,研究了不同树脂含量对材料机械性能和摩擦磨损性能的影响,并通过ＳＥＭ 和ＥＤＡＸ表观分析来确定摩擦材料中树脂粘结剂的最佳含量．研究结果表明：在所选定的６ ％ ～１４％ 树脂含量（质量分数）范围内,材料的冲击强度都能满足使用要求．树脂含量在１４％ 及其以上时,材料高温热衰退严重,导致摩擦因数下降,高温磨损加剧,磨损量上升;在树脂含量过高或过低时,材料将因粘结剂量过少或树脂高温分解导致粘结力下降,使增强纤维存在拔出现象,导致摩擦因数不稳定,材料磨损加剧．综合各项性能,得出：摩擦材料中基体树脂用量不宜太多,其含量以８％ ～１２ ％ 为佳,其中以８％ 为最佳．该结论在桑塔纳轿车无石棉盘式刹车片的研制中得到验证     

内皮细胞细胞外基质改性钛表面内皮细胞和血小板的生长行为

实验结合碱活化和钛表面原位构建人脐静脉内皮细胞(HUVECs)细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的方法制备细胞外基质改性的粗糙钛片(Ti-OH-ECM),然后比较粗糙钛(Ti-OH)表面和光滑钛(Ti,对照组)表面构建ECM前后的表面形貌、亲疏水性变化、官能团表征、细胞相容性和血液相容性。结果表明,ECM在钛表面构建成功,粗糙钛表面接触角降低至9°,ECM改性后,粗糙钛片的接触角有显著的增高,具有统计学意义(P0.01);并且ECM在粗糙钛表面沉积的量显著大于对照组表面(P0.01);1 d和3 d的细胞荧光染色结果表明,粗糙钛表面抑制内皮细胞黏附,但是ECM改性后的粗糙钛表面内皮细胞黏附数量高于对照组改性后的表面,并且具有统计学意义(P0.05);与粗糙钛表面比较,ECM改性后的粗糙钛促进平滑肌细胞粘附及增殖;另外,2 h的血小板黏附结果表明,与对照组相比,粗糙钛的血小板黏附数量显著减少(P0.01),ECM改性后的粗糙钛表面进一步抑制血小板黏附及激活(P0.05)。因此,细胞外基质改性的碱活化钛为生物医疗器械提供了一定的研究基础。     

轿车轮胎地面摩擦力的研究

为了研究轿车轮胎地面磨擦力的作用效果,通过实验,利用测力装置测得轮胎地面摩擦力,并计算出附着系数.分析了轿车在启动、行驶、制动和转弯的过程中,整车的惯性力和轮胎转动的惯性力偶矩,以及由轮胎与地面的变形产生的滚动阻力偶矩.提出在几种行车状况下地面摩擦力和附着系数的计算方法,并通过算例进行讨论.     

聚苯乙烯薄膜三维培养肝细胞的实验研究

采用三维聚苯乙烯薄膜作为细胞培养支架,在体外进行大鼠肝细胞的三维培养,并与常规二维肝细胞培养进行比较.分析了细胞的生长状态及肝细胞功能,包括细胞存活率、白蛋白分泌功能、尿素合成功能及葡萄糖消耗功能.结果显示:三维细胞增殖活力均始终明显高于二维;在显微镜下观察,可看到三维支架表面黏附生长的肝细胞逐渐增多,有肝细胞黏附成团,且肝细胞保持着良好的形态学结构.研究表明,三维培养的肝细胞其增殖生长和代谢功能都优于同样条件下的二维培养,三维聚苯乙烯薄膜可以作为体外肝细胞培养支架,在生物人工肝培养体系中具有应用前景.