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1、2005年3月农业机械学报第36卷第3期*仿生非光滑表面脱附与减阻技术在工程上的应用田丽梅任露泉韩志武施卫平丛茜【摘要】生活在自然界中的生物具有生物非光滑体表,根据大量的观察和试验,发现这种非光滑表面具有减粘降阻和脱附效应,这种仿生非光滑表面减阻脱附技术被应用到了空中、水中和土壤中,得到了很好的减粘降阻与脱附效果。但是目前,对生物的这种非光滑体表还只是被动的模仿阶段,对这种现象的机理没有形成系统的认识,针对这种情况,提出今后研究工作的重点与方向是:集中研究不同非光滑表面与不同介质之间脱附与吸附的机理和对非光滑表面的量化描述。关键词:仿生非光滑减
2、粘降阻中图分类号:TB17文献标识码:AApplicationsofAnti-adhesionandAnti-resistanceofBiomimeticNon-smoothSurfaceinEngineeringTianLimeiRenLuquanHanZhiwuShiWeipingCongQian(JilinUniversity)AbstractLivingcreaturesinnaturehavenon-smoothsurfaces.Itwasfoundthatthiskindofsurfaceshadthecharacteristics
3、ofanti-adhesionandanti-resistancebylotsofobservationsandtests.Thistechnologyhadbeenusedinthefieldsofaerial,nauticalandsoilengineering.Althoughtheperfectapplicationsofanti-adhesionandanti-resistancetechnologieshavebeenobtainednow,weknowlittleaboutthemechanismofthisphenomenona
4、ndonlypassiveimitationscanbedone.Authorsbelievethatthekeystoneanddirectionofthebiomimeticstudyshouldbefocusedonthemechanismofthisphenomenonandquantificationofnon-smoothsurface.KeywordsBiomimetics,Non-smoothsurface,Anti-adhesionandanti-resistance具的大部分燃油都消耗在用来克服空气和水等介质引言所带来的阻力
5、上。有关资料表明,各种触土部件与土在自然界中,相对运动物体之间存在的表面阻壤之间的表面摩擦阻力占总阻力的30%～50%,现力给人们在生产、科研活动中带来了各种各样的不代民用飞机的阻力中,表面摩擦阻力几乎占总阻力便与烦恼,如地面机械触土部件表面,由于土壤的粘的50%,管道运输中80%～100%的能量都损耗在附,阻力增大,而不能正常工作;飞机、轮船等交通工表面摩擦阻力上。由此可见,大量的能源因表面阻力收稿日期:20030908*国家重大基础研究前期研究专项资助项目(项目编号:2002CCA01200)、国家“863”高技术研究发展计划资助项目(项目
6、编号:2003AA305080)、教育部科学技术研究重点项目(项目编号02089)、吉林省科技发展计划资助项目(项目编号:200407031)和霍英东教育基金资助项目(项目编号:81066)田丽梅吉林大学生物与农业工程学院助教,130025长春市任露泉吉林大学生物与农业工程学院教授博士生导师韩志武吉林大学生物与农业工程学院教授博士生导师施卫平吉林大学数学学院副教授丛茜吉林大学生物与农业工程学院教授博士生导师第3期田丽梅等:仿生非光滑表面脱附与减阻技术在工程上的应用139的存在而被消耗掉了,这与人类所追求的节约能源、们在许多世界大赛上获得佳绩。合
7、理利用能源的目标是矛盾的。通过观察,人们发现生活在高粘性土壤中的一些动物,如头部有着凸凹不平表面的蜣螂能够在潮湿的土壤中行动自如而不粘土;生活在深海里,皮肤像砂纸一样粗糙的鲨鱼能够以人们想象不到速度快速游动。所有这一切表明:以减小表面粗糙度来减少表面阻力的方法存在着弊病,认为越是光滑表面越是能够减少表面阻力的观点与自然界的规律是相悖的。基于这种现象,一种模图1仿生纤维和仿生游泳衣仿生物非光滑表面新的减阻与脱附技术已经悄然兴Fig.1Fastskinfabricandfastskinswimsuit起。1.2条纹状(riblet)非光滑表面减阻效
8、应及其减阻1水生动物非光滑表面减阻脱附性能及其技术的应用技术在工程上的应用鲨鱼是海洋中游得最快的动物之一,因此一直备受关注,德国科学家对鲨鱼的皮肤进行
