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)百萬年的物競天擇，已經(jīng)進化出了能夠適應(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。國內(nèi)外的眾多學者對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)用到實際結(jié)構(gòu)表面，來解決實際生產(chǎn)生活中存在的問題。本文將通過試驗對東方蠑螈的攀附爬行能力進行測試，和對

2、腳掌和腹部表面的微結(jié)構(gòu)展開詳細的研究，并對其粘附機理進行詳細的分析。
　　本文采用自制的攀附爬行能力試驗架來測試東方蠑螈的攀附爬行能力。試驗平面采用普通玻璃、有機玻璃PMMA、聚四氟乙烯和304不銹鋼作為試驗材料，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變量來測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東方蠑螈的腳掌和腹部皮膚表面的微結(jié)構(gòu)，并對其不同結(jié)構(gòu)的

3、粘附機理進行了闡述。本文得出的主要結(jié)論如下：
　　1、在攀附試驗中，試驗材料的表面粗糙度、表面水量和表面潤濕性對試驗結(jié)果有著較大的影響。這三個因素都可以影響實際接觸面積，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、在爬行試驗中，由于東方蠑螈在爬行和攀附時的狀態(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、附試驗中不同的是其在光滑表面和粗糙表面的試驗結(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胞構(gòu)成，中間被細胞邊界分隔開。在每個上皮細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)該是通過毛細力幫助促進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胞，但是每個上皮細胞