吸盤吸力超過自身重力1000倍!我吸起東西來連自己都怕!

2020-11-26 手機鳳凰網

作者：王金榮

編輯：Jerrusalem

飛簷走壁的武俠夢一直讓人憧憬，而自然界中就有這麼一群天才，它們擁有先天的特殊裝置，使其能夠在各種壁面上飛速運動。科學家已發現的就有壁虎、甲蟲、蜘蛛、蝸牛、喉盤魚、章魚、鮣魚等等。

你知道我有多能吸嗎！

比如，壁虎依靠其腳底的剛毛通過分子間作用力的方式實現壁面吸附，並通過捲曲撕開實現脫離。而條紋喉盤魚則依靠鰭部邊緣的絨毛增加摩擦力，並密封吸盤，從而實現負壓吸附，其產生的吸力約為300倍自身重量。

300倍哎，感覺很厲害？然而中國有種魚類，它們吸盤的吸力能夠超過自身重力1000倍！目前我們就正在關注這種貴州爬巖鰍的吸附力，近期在Scientific Reports上發表了相關研究。

我吸起牆壁來連自己都怕！

貴州爬巖鰍的胸鰭和腹鰭組合成吸盤狀，能夠吸附在溼滑的巖石表面，擁有頭沿激流，順巖攀爬的絕技。貴州爬巖鰍「刮」食石頭上的苔類或絲藻，所以目前多作為水族箱中的「清道夫」，用來清理水族箱壁面的雜質。

貴州爬巖鰍腹側微觀結構，微氣泡群對貴州爬巖鰍的吸力至關重要。

我們發現，貴州爬巖鰍在光滑表面的吸力超過自身重力的1000倍，以至於自身的脊柱都無法承受如此強勁的吸附力！

在顯微鏡下，貴州爬巖鰍的吸盤與壁面之間出現了一種奇怪的圖案，液體清晰地被密密麻麻的微氣泡分為了內外兩側。通過對照實驗發現，這些微氣泡群對貴州爬巖鰍的吸力至關重要，能使貴州爬巖鰍的吸盤無需直接接觸壁面即可形成良好的密封效果。

由於周圍壓力高於內部壓力，這能使吸盤緊緊地吸附在物體表面。進一步試驗後，我們發現在肉眼看來完全是光滑的魚鰭表面，通過共聚焦顯微鏡卻發現微氣泡存在的魚鰭表面有若干凸起結構。

貴州爬巖鰍各方向切向力大小。它們總是儘量保持在切向摩擦力較大的位置。

對貴州爬巖鰍行為的觀察發現，無論急流從哪個方向衝擊而來，它們總會調整自身位置使頭部朝著急流的來向。經過切向力的實驗，發現沿貴州爬巖鰍的各個方向的切向力呈現明顯的不同，這種策略使其自身的切向摩擦力處於較大值，以足夠地應對來流衝擊。

經過顯微CT掃描分析還能夠發現，貴州爬巖鰍在受到往後的力時，魚鰭由摺疊變為展開，而如此之後，腹部空間變大，內部壓力變得更小，吸附力增大。

CT掃描剖視圖。在受到往後的力時，魚鰭會展開。

仿生學領域大施拳腳

貴州爬巖鰍常以它奇特的外形和特有的活動方式，吸引了觀賞魚愛好者的目光。現在，貴州爬巖鰍強勁的水下吸附能力及各向異性的切向力性質又為仿生學提供了新的模板。

在吸附的狀態下，貴州爬巖鰍可以在垂直壁面及天花板面自由運動，就是藉助其魚鰭展開或內斂的切換實現的各向異性切向力。前進時魚鰭內斂，低摩擦阻力；靜止時魚鰭展開，高摩擦阻力。

貴州爬巖鰍的特殊魚鰭結構及微觀結構可以應用在特種吸盤及爬壁機器人等領域，實現無需攜帶真空裝置即可飛簷走壁的夢想。

貴州爬巖鰍的運動及仿生應用。

一個AI

第一時間想到的應用難道不應該是皮搋子嗎...

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