據(jù)外媒報(bào)道，由科羅拉多大學(xué)（CU Boulder）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型合成“皮膚”，像蛇的鱗片一樣光滑。這項(xiàng)研究解決了工程學(xué)中一個(gè)未被充分認(rèn)識(shí)的問題——摩擦力。

一種新合成“皮膚”應(yīng)用于彈性材料，拼寫出“ SLIP”一詞。（圖片來源：科羅拉多大學(xué)）

研究人員Yifu Ding表示，因?yàn)椴考Σ?，很多機(jī)器會(huì)損失大量能量，比如汽車和機(jī)器人。為了減少這種損失，他們從大自然那里得到了啟示。“蛇的身體足夠柔軟，可以扭曲成各種形狀。如果需要的話，也可以非常快地移動(dòng)，部分原因在于其皮膚摩擦力很小。”

在最新研究中，研究人員開發(fā)了一種名為固液界面聚合（SLIP）的工具，可以在橡膠或彈性材料等現(xiàn)有表面上鋪設(shè)一層薄薄的皮膚，看起來很像蛇的鱗片，使原本發(fā)粘的表面變得很滑。

在很多新工程應(yīng)用中，比如軟機(jī)器人或可穿戴傳感器，不能使用傳統(tǒng)的液體潤滑劑，相反，必須調(diào)整表面本身。這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)給那些既需要克服摩擦又需要防潮的機(jī)器帶來福音。

上圖：近距離觀察蛇鱗；下圖：在顯微鏡下看到受蛇皮啟發(fā)而合成的“皮膚”

將蛇的鱗片放在顯微鏡下，可以看到它們由很多層組織堆疊在一起而構(gòu)成。頂層就像很脆很硬的角蛋白，我們的指甲也是由這種物質(zhì)構(gòu)成；然后，鱗片會(huì)逐漸過渡到下面一種柔軟得多的材料。這種軟硬結(jié)合的結(jié)構(gòu)，有助于在提供柔韌性的同時(shí)保持較低的摩擦力，這也是研究人員想要在實(shí)驗(yàn)室復(fù)制的特性。

該團(tuán)隊(duì)先利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成底層，這是一種彈性材料。然后，通過SLIP技術(shù)，在底層上再鋪設(shè)一層薄薄的、鱗片狀合成材料。這種方法的工作原理是將小分子混合到一層液體薄膜中，并利用光線讓它們從懸浮液中掉出來，這有點(diǎn)像豌豆沉到一碗湯的底部。然后，那些構(gòu)建塊就會(huì)滲入PDMS中，形成混合的皮膚層，產(chǎn)生相當(dāng)于蛇皮靴的實(shí)驗(yàn)效果。Ding表示：“你摸它的時(shí)候，手指就會(huì)滑落?！?/span>

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列看似簡單的測試。在混合PDMS和普通PDMS上加重，然后把它們放在各種傾斜的表面上。結(jié)果顯示，即使在輕微的傾斜角度下，該團(tuán)隊(duì)的蛇皮式處理PDMS也會(huì)下滑，而普通材料則絲毫未動(dòng)。研究人員Mengyuan Wang表示：“PDMS真的很粘，即使你把它完全倒過來，它仍然會(huì)粘在表面上。”

這種類似蛇皮的材料，與許多陶瓷材料和光滑的金屬具有相似的摩擦力。該團(tuán)隊(duì)表示，SLIP方法具有足夠的靈活性，可以以任何形式鋪設(shè)皮膚，包括拼寫單詞的形狀。但是，在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用之前，還有很多工作要做。