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江雷院士课题组——————在仿生表面研究方面取得重要进展
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2016年4月7日，Nature在线发表了北京航空航天大学陈华伟教授、张德远教授和江雷研究员等的合作研究成果“Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata”（猪笼草口缘区表面液膜连续定向搬运机制）。该研究揭示了生物体表面结构无动力液膜搬运现象的原理，为机械表面/界面的仿生设计与生物制造奠定了理论与技术基础。论文连接：http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature17189.html（附件可下载） 翼状猪笼草（学名：Nepenthes alata），又名红瓶猪笼草，是菲律宾特有的热带“食虫植物”，其口缘区在湿润环境下显现出优异的湿滑特性，昆虫很难驻足在口缘区，常会“失足”而滑落至捕虫笼内而被捕食（图1）。这一奇特生物现象吸引了科学家的兴趣，但前期研究大多集中在如何模仿猪笼草类叶片湿滑特征，尚未对其表面润湿特征进行揭示。 研究团队深入分析了猪笼草口缘区表面微观结构上的液膜铺展过程，首次发现液膜定向连续搬运的神奇现象，提出了梯度泰勒毛细升、闭口梯度泰勒毛细升理论计算模型，揭示了液膜定向连续搬运机理（图2），发展了传统泰勒毛细升理论。进一步研究了表面亲水、疏水特性对液膜定向搬运能力的影响规律，提出了基于楔形盲孔正向搬运、拱形边缘反向阻止的液膜定向连续搬运仿生机械表面/界面设计原理，基于生物复制成形方法实现了逼真形貌的转移制造。研究成果可应用于医疗器械、MEMS、航空航天等装备的表面/界面自润滑、抗磨损、防粘附等。  tpxw2016-04-07-01.jpg |
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2016-04-07 09:49:07, 7.44 M
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