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【科技日报】鸟类羽毛抗撕裂和超耐久原因揭晓
发表日期: 2018-10-10
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  科技日报讯 (记者李大庆)鸟类飞翔要依靠羽毛。柔软轻盈的羽毛在鸟类的身上很是经久耐用。近日,中国科学家发现了羽毛的一种新型结构,揭示了羽毛抗撕裂能力强和超耐久性的秘密。相关论文刊登在近期出版的《美国科学院院刊》上。

  鸟类的羽毛与蝙蝠和蝴蝶的膜状翅膀不同,具有更强的自我修复能力和抗撕裂能力。自1665年英国博物学家罗伯特·胡克利用显微镜观察并画出羽毛的草图以来,羽毛的结构和性能便引起了人们的广泛关注。然而,目前人类对羽毛结构的认识仍停滞在“钩子—滑槽”模型上,这个模型忽略了羽毛本身的更微观结构,没有解释出羽毛为什么具有抗撕裂能力和超耐久性。

  近日,中科院理化技术所仿生材料与界面科学实验室研究团队,利用X-射线显微镜和显微操作系统对羽毛的精细三维结构及其功能进行了观察,发现了羽毛的羽枝间的一种新型机械互锁体系:由钩子、滑道和滑道端部的背刺组成的级联滑锁系统。他们阐明了级联滑锁结构的工作原理:级联背刺阻碍钩子滑离,增大分离力;同时背刺的特殊结构保证钩子能够滑离,而不受损坏。这揭示了羽毛抗撕裂能力和超耐久性的秘密。

  据论文第一作者张飞龙介绍,这种级联滑锁结构不仅保证了羽枝间较强的粘附力,同时保护了羽枝在分离过程中不受到损坏。测试表明,羽毛具有很好的拉伸性能,经过1000次的分开/修复实验,羽枝间的粘附力仍能达到初始值的80%以上。

  文章通讯作者王树涛认为,这种级联滑锁结构促成了鸟类羽毛的抗撕裂能力和超耐久性能。“这种结构为新型柔性织物和电子器件的设计制备提供了新的思路。”

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