蛇类表皮的生物摩擦学性能研究

使用自行设计的一种往复运动的微摩擦测试装置,考察不同介质环境下,蛇类表皮及其表皮的摩擦特性。研究结果表明:在干摩擦下,蛇向后运动时的摩擦因数是前向运动的摩擦因数的1.2~4.1倍;在液体环境下向前运动时的摩擦因数是向后运动的摩擦因数的1.2~2.55倍,表现出摩擦各向异性。液体环境下,蛇类自身的分泌物在蛇运动时形成了以边界膜和流体膜为主的混合润滑,且边界膜破裂的概率不大。当蛇表皮面由于弹性变形或其它原因使表面速度随位置而变化时因各断面的流量不同而产生压力流动,从而在液体环境下,向后运动的摩擦力逐渐减小,甚至小于向前运动的摩擦力。     

乌梢蛇腹部表皮的纳米力学性能研究

用纳米硬度仪研究了不同载荷条件下乌梢蛇腹部表皮的弹性模量、压入硬度等纳米力学性能.结果表明:在法向载荷小于10 mN的范围内,腹部表皮的弹性模量和压入硬度均随载荷的增加而减小,弹性模量的数值范围在300～830 MPa,且为载荷的幂函数;压入硬度的数值范围在37～62 MPa,与载荷成线性关系.腹部表皮的接触刚度随载荷的增加而增加,其数值范围在3.5×103 N/m～5.7×103N/m,为载荷的幂函数.研究结果对深入研究蛇类腹部表皮的摩擦特性及蛇皮的仿生制造提供了基础资料.