甲虫如何在水下行走?

刚毛足上的气泡使它们能够吸附在水下——这种效果可以通过聚合物复制

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作者:《自然》杂志的丹尼尔·克雷西

甲虫具有令人印象深刻的水下行走能力。这完全归功于它们脚上毛状结构之间捕获的微小气泡。

人们经常观察到这些昆虫紧紧地吸附在光滑的表面上,例如树叶,即使在垂直表面上也能紧抓不放。日本筑波国立材料科学研究所的材料科学家穗積直江和德国基尔大学研究生物力学的斯坦尼斯拉夫·戈尔布现在已经证明,甲虫甚至可以在水下保持它们的立足点。


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在陆地上,叶甲虫(Gastrophysa viridula)会分泌液体到它们脚上的毛状结构(称为刚毛)中。刚毛和液体产生的力使昆虫附着在它们行走的表面上,但这种力通常在水中不起作用。然而,穗積直江和戈尔布发现,当甲虫在被水淹没的表面上行走时,空气泡会滞留在刚毛中。这些气泡本身提供了附着力,但它们也可能使甲虫脚周围的区域去湿,以使“毛发”的功能与在干燥环境中相同,研究人员在《英国皇家学会学报B》报道

穗積直江和戈尔布还观察到其他甲虫在水下行走,例如上面的视频中显示的瓢虫。

受甲虫的启发,研究人员开发了一种覆盖着刚毛的聚合物结构,模仿甲虫的脚。将其附着在小型物体上——例如玩具推土机的履带上——它成功地将它们粘附在水下的垂直表面上。

本文经《自然》杂志许可转载。这篇文章于2012年8月10日首次发表

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