演毅梅
日常生活中,吸盤用途很多,使用方便,比如在淋浴間固定一面剃須鏡,或者在客廳墻上掛一張小照片。不過,這些裝置并不適用于所有的表面,也不適合固定重物。現(xiàn)在,有人模仿北方喉盤魚制造了一種超級吸力裝置。
世界上已知的喉盤魚大概有160種,各有各的特點。有的喉盤魚小到可以把它自己吸附在一根海膽刺上,也有巨型喉盤魚粗如手臂。一種叫北方喉盤魚的小東西也很特別。這種小魚有著強大的吸力,能吸起自身體重300倍的物體,勝過任何人造吸盤。
北方喉盤魚原產(chǎn)于北美洲的太平洋沿岸,生活在潮間帶的巖石中。海浪很容易沖走任何附著在巖石上的東西,然而北方喉盤魚是個例外。經(jīng)過長時間進化,北方喉盤魚的胸鰭和腹鰭在腹部下面形成一個吸盤,利用這個吸盤它們可以吸附在任何物體表面。這個吸盤肉眼看起來很平整,而在電子顯微鏡下,你會看見它的邊緣其實長有錯落有致的細小纖毛。一旦吸住了某種物體,吸盤和物體之間就會形成一個低壓區(qū),再利用纖毛增加吸盤的面積,從而增加摩擦,讓自己牢牢吸住物體。除了生存,北方喉盤魚還用強大的吸力捕捉在巖石上的軟體動物。
仿生是借鑒生物特殊功能的設(shè)計或技術(shù)創(chuàng)新。
美國華盛頓大學的研究人員仔細研究了北方喉盤魚的吸盤結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了超級吸力的關(guān)鍵。他們仿造北方喉盤魚,制作了兩種新設(shè)備。
吸盤上的纖毛結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)粗糙的表面,不過這種結(jié)構(gòu)很難復制,于是研究人員選擇超柔性材料制作吸盤。然而,試驗中,他們就遇到了難題。原來,使用柔性材料制作的吸盤在受力時會彎曲,這就很容易破壞密封狀態(tài)。
研究人員再次向北方喉盤魚“求教”。答案很快就找到了。那是大自然的巧妙設(shè)計——用骨頭加固魚鰭。于是,研究人員在設(shè)備上增加了一層堅硬的材料,解決了吸盤變形的問題。
現(xiàn)在,新設(shè)備可以粘附在粗糙的表面上,而且一旦固定,吸附力就相當持久。他們的一個吸盤在水下巖石上固定了三個星期。在一個非正式測試中,一個吸盤在墻上粘了幾個月。
研究團隊設(shè)想了新設(shè)備的用途,比如,更牢固地將貨物綁在卡車上,或者將傳感器連接到船只或其他水下物體的表面。動物界人士建議,可以用它將傳感器連接到鯨等動物身上,這樣一來,不需要刺穿動物的皮膚就可以貼上標簽,除了減輕疼痛,還可以降低感染的風險。