1009 / 2022-07-10 22:35:00

多环境蛇腹鳞摩擦调控研究

蛇能够在森林、湖海、山地等环境中运动，因此已进化出摩擦性能优异且适应多种环境的腹部鳞片。基于此，本文选取生活在多种环境下的半水栖蛇种赤链蛇作为研究对象，进行了其腹鳞多环境下摩擦学性能分析。结果表明，干鳞片的弹性模量和硬度大于湿鳞片，因此在同样外载下湿鳞片形变量较大，故与基底的实际接触面积更大，最终导致黏附阻力的增加；鳞片的弹塑性形变速率随滑行速度的增加而增大，在相同时间内基底对鳞片的阻力做功增加，因而鳞片滑行阻力的增加；基底粗糙度影响鳞片与基底的实际接触面积和犁沟程度，进而对摩擦过程中的表面黏附阻力和犁沟力产生作用。当基底（砂纸）由240目至2000目时，磨粒尺寸迅速减小，犁沟效应有所削弱（单个磨粒犁沟效应骤降，但与鳞片作用的磨粒数骤增），鳞片与基底实际接触面积骤增，所受黏附阻力急剧增大，最终鳞片所受阻力增大，在基底由2000目至10000目时，磨粒尺寸缓慢减小，磨粒的犁沟效应进一步变弱，而基底与鳞片实际接触面积基本稳定，因而鳞片受到的黏附阻力基本稳定，进而此时鳞片所受阻力呈下降趋势。探究鳞片在多环境下表现出的生物摩擦学自适应性对设计具有优良耐磨性能的仿生功能表面具有指导意义。