東方蠑螈的攀附爬行能力及其表面形態(tài)研究.pdf

1、自然界中的生物經(jīng)歷了數(shù)百萬年的物競(jìng)天擇，已經(jīng)進(jìn)化出了能夠適應(yīng)生存環(huán)境躲避天敵便于捕獵的各種特殊的身體器官表皮，比如荷葉的表面、壁虎的腳掌、鯊魚的皮、樹蛙的腳掌和蠑螈的腳掌等。國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者對(duì)這些生物體的特殊功能表面展開的大量的研究，發(fā)現(xiàn)其特殊功能表面有著與之對(duì)應(yīng)的特殊微結(jié)構(gòu)。受到來自自然界的啟發(fā)，人們致力于將這些有著特殊功能的微結(jié)構(gòu)應(yīng)用到實(shí)際結(jié)構(gòu)表面，來解決實(shí)際生產(chǎn)生活中存在的問題。本文將通過試驗(yàn)對(duì)東方蠑螈的攀附爬行能力進(jìn)行測(cè)試，和對(duì)

2、腳掌和腹部表面的微結(jié)構(gòu)展開詳細(xì)的研究，并對(duì)其粘附機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的分析。
　　本文采用自制的攀附爬行能力試驗(yàn)架來測(cè)試東方蠑螈的攀附爬行能力。試驗(yàn)平面采用普通玻璃、有機(jī)玻璃PMMA、聚四氟乙烯和304不銹鋼作為試驗(yàn)材料，并在這些表面上加工出粗糙表面。通過表面粗糙度、表面水量、接觸角和蠑螈體重等試驗(yàn)變量來測(cè)試東方蠑螈的攀附爬行能力。再通過掃描電子顯微鏡和冷凍掃描電子顯微鏡等顯微手段觀測(cè)東方蠑螈的腳掌和腹部皮膚表面的微結(jié)構(gòu)，并對(duì)其不同結(jié)構(gòu)的

3、粘附機(jī)理進(jìn)行了闡述。本文得出的主要結(jié)論如下：
　　1、在攀附試驗(yàn)中，試驗(yàn)材料的表面粗糙度、表面水量和表面潤(rùn)濕性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著較大的影響。這三個(gè)因素都可以影響實(shí)際接觸面積，從而影響粘附力和極限分離角度。在眾多條件下，少量水光滑表面上，重量較輕的蠑螈的攀附表現(xiàn)最好，最大的攀附角度為180°。
　　2、在爬行試驗(yàn)中，由于東方蠑螈在爬行和攀附時(shí)的狀態(tài)不同，其最大滑落角度也同樣與極限分離角度差異很大，最大的爬行角度為85°。而且，與攀

4、附試驗(yàn)中不同的是其在光滑表面和粗糙表面的試驗(yàn)結(jié)果相反。
　　3、東方蠑螈的腳掌和腹部皮膚有著明顯區(qū)別的微結(jié)構(gòu)：其腳掌是由直徑約為20到30微米的多邊形上皮細(xì)胞構(gòu)成，中間被細(xì)胞邊界分隔開。在每個(gè)上皮細(xì)胞之上都存在著直徑大約在100到300納米的密集的納米微柱。這些微柱應(yīng)該是通過毛細(xì)力幫助促進(jìn)其快速粘附在表面上的主要結(jié)構(gòu)，并且在有水的表面可以將水從腳掌溝槽之間擠壓出去。雖然東方蠑螈腹部皮膚也是有著類似的多邊形上皮細(xì)胞，但是每個(gè)上皮細(xì)胞