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模仿北方喉盘鱼造吸盘

2020-07-14演毅梅

青少年科技博览(中学版) 2020年5期
关键词:纤毛吸力岩石

演毅梅

日常生活中,吸盘用途很多,使用方便,比如在淋浴间固定一面剃须镜,或者在客厅墙上挂一张小照片。不过,这些装置并不适用于所有的表面,也不适合固定重物。现在,有人模仿北方喉盘鱼制造了一种超级吸力装置。

世界上已知的喉盘鱼大概有160种,各有各的特点。有的喉盘鱼小到可以把它自己吸附在一根海胆刺上,也有巨型喉盘鱼粗如手臂。一种叫北方喉盘鱼的小东西也很特别。这种小鱼有着强大的吸力,能吸起自身体重300倍的物体,胜过任何人造吸盘。

北方喉盘鱼原产于北美洲的太平洋沿岸,生活在潮间带的岩石中。海浪很容易冲走任何附着在岩石上的东西,然而北方喉盘鱼是个例外。经过长时间进化,北方喉盘鱼的胸鳍和腹鳍在腹部下面形成一个吸盘,利用这个吸盘它们可以吸附在任何物体表面。这个吸盘肉眼看起来很平整,而在电子显微镜下,你会看见它的边缘其实长有错落有致的细小纤毛。一旦吸住了某种物体,吸盘和物体之间就会形成一个低压区,再利用纤毛增加吸盤的面积,从而增加摩擦,让自己牢牢吸住物体。除了生存,北方喉盘鱼还用强大的吸力捕捉在岩石上的软体动物。

仿生是借鉴生物特殊功能的设计或技术创新。

美国华盛顿大学的研究人员仔细研究了北方喉盘鱼的吸盘结构,发现了超级吸力的关键。他们仿造北方喉盘鱼,制作了两种新设备。

吸盘上的纤毛结构可以适应粗糙的表面,不过这种结构很难复制,于是研究人员选择超柔性材料制作吸盘。然而,试验中,他们就遇到了难题。原来,使用柔性材料制作的吸盘在受力时会弯曲,这就很容易破坏密封状态。

研究人员再次向北方喉盘鱼“求教”。答案很快就找到了。那是大自然的巧妙设计——用骨头加固鱼鳍。于是,研究人员在设备上增加了一层坚硬的材料,解决了吸盘变形的问题。

现在,新设备可以粘附在粗糙的表面上,而且一旦固定,吸附力就相当持久。他们的一个吸盘在水下岩石上固定了三个星期。在一个非正式测试中,一个吸盘在墙上粘了几个月。

研究团队设想了新设备的用途,比如,更牢固地将货物绑在卡车上,或者将传感器连接到船只或其他水下物体的表面。动物界人士建议,可以用它将传感器连接到鲸等动物身上,这样一来,不需要刺穿动物的皮肤就可以贴上标签,除了减轻疼痛,还可以降低感染的风险。

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