家蠶絲腺建模及其仿生應(yīng)用研究.pdf

1、微通道作為微流體系統(tǒng)中輸送流質(zhì)的單元,具有在微尺度下控制微流體系統(tǒng)內(nèi)壓力、流量的能力,是微流體控制系統(tǒng)的核心單元。隨著尺寸的減小,微通道中表面力開(kāi)始起到主導(dǎo)作用,表現(xiàn)出與宏觀尺寸流動(dòng)的差異性。目前,微通道空間結(jié)構(gòu)以及橫截面已成為微流體系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn)。家蠶絲腺作為自然的微通道網(wǎng)絡(luò),尺寸上與微通道相近,在吐絲過(guò)程中表現(xiàn)出良好調(diào)整控制蠶絲纖維的能力,為微通道的研究提供了一條新的思路。
　　家蠶絲腺是家蠶分泌與運(yùn)輸絲素絲膠溶液的器官,沿

2、吐絲方向其徑向尺寸變化劇烈,尤其吐絲管結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸小,是絲素絲膠溶液纖維化的重要場(chǎng)所。作為絲素絲膠的流通的管道,家蠶絲腺的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)是研究仿生微通道通如何影響流體流動(dòng)特性的基礎(chǔ)。本文研究了家蠶絲腺空間結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng),為仿生微通道的設(shè)計(jì)提供了可靠的幾何參數(shù)。本文主要完成了以下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)結(jié)合斷面圖像重構(gòu)三維模型理論,研究家蠶絲腺吐絲管結(jié)構(gòu)的主要特征,確定以石蠟切片為獲取幾何數(shù)據(jù)的主要手段,以圖片數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)重構(gòu)家蠶絲腺

3、數(shù)字化模型;
　　(2)分割出頭囊內(nèi)吐絲管斷面圖像,以面繪制為理論基礎(chǔ),基于稀疏化雙向數(shù)據(jù),建立仿家蠶絲腺微通道模型。結(jié)果表明:吐絲管不僅橫截面形狀獨(dú)特,而且壓絲部管腔是彎管結(jié)構(gòu),共通部軸線與吐絲部軸線之間有夾角。
　　(3)接合家蠶的吐絲機(jī)理,分析吐絲管周圍肌肉和其內(nèi)部的堅(jiān)硬平面關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn):肌肉群通過(guò)自身的舒張收縮控制兩堅(jiān)硬平面間的距離,改變壓絲部腔體容積大小以及入口段的橫截面積,起到了無(wú)閥微泵作用。從而得到了吐絲管的