典型昆虫翅膀表面微观结构功能的探讨.pdf

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1、第37卷第3期长春理工大学学报(自然科学版)Vo1．37No．32014年6月JournalofChangehunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Jun．2014典型昆虫翅膀表面微观结构功能的探讨弯艳玲，廉中旭，丛茜(1．长春理工大学机电工程学院，长春130022；2．吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春130022)摘要：昆虫翅膀在生物进化中优化了结构、功能、材料等特性，对其进行研究，可为仿生材料等方面提供理论依据。本文通过扫描电子显微镜、视

2、频光学接触角测量仪、紫外光分光光度计对蜻蜓、蝉翅膀表面的微观结构、疏水性能以及可见光反射率进行了研究，通过微观结构对疏水性能以及可见光反射率影响的分析，初步探讨了蜻蜓、蝉翅膀表面微观结构的功能。研究表明，蜻蜓、蝉翅膀表面的几何非光滑微观结构的主要成份存在差异，昆虫翅膀的非光滑微观结构不仅增强翅膀表面的疏水性能，为飞行提供质量稳定作用，而且能有效的降低翅膀表面的反射率。关键词：仿生；微观结构；非光滑结构；疏水性能；反射率中图分类号：0647．5、TG66文献标识码：A文章编号：1672—987O(2O14)O3一O038—0

3、5FunctionoftheTypicalInsectWingSurface’SMicrostructureWANYanling一，LIANZhongxu，CONGQian2(1．SchoolofMechatronicalEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022；2．KeyLaboratoryofBionicEngineering，MinistryofEducation，JilinUniversity，ChangChun130

4、022)Abstract：Structure，functionandmaterialofinsectwingsareoptimizedinbiologicalevolution，whichprovideinspira—tionandtheoryforthebiomimeticmaterials．Inthispaper，scanningelectronmicroscopy，opticalcontactanglemeasur-inginstrumentandUVspectrophotometerwereusedtoinvest

5、igatethemicrostmcture，hydrophobicpropertiesandvisiblereflectanceofdragonflyandcicadawingsurface．Therelationshipbetweenmicrostructure，hydrophobicpropertiesandvisiblelightreflectancewasanalyzed，andthefimctionofwingsurface’Smicrostructurewasprobed．Resultsshowedthatth

6、emainingredientsofgeometricalnon-smoothstructureonthedragonflywingwasnotSalTIetothecicadawing，non—smoothstructureofinsectwingsnotonlyenhanceshydrophobicityofwingssurface，whichoffersqualitystabiliza—tionforflight，butalsoCaneffectivelyreducethereflectivityofthesurfa

7、ceofthewing．Keywords：bionics；microstmcture；non-smoothstructure；hydrophobicity；reflectance生物在经过亿万年的进化后，形成了各式各样研究；NewmanDJS、WoottonRJ对蜻蜓翅膀适应环境的结构，而昆虫与其它生物相比具有惊人的褶皱进行了研究；宋凡等人对蜻蜓翅膜表面的的适应能力，其分布几乎遍及全球。昆虫的进化史微观结构及纳米力学性能进行了测量；XiaoKe-也远早于人类，在功能学方面，昆虫具备多种运动形wei等人对蜻蜓翅膜表面的微观结

8、构及纳米力学性态和优异的适应环境能力。其中，在生物进化过程能进行了研究；KeselAntoniaB等人利用有限元中，自然界优化了昆虫翅膀的结构、功能以及材料，方法对蜻蜓翅膀的生物力学进行了模拟分析口；Su-从而提高了翅膀的性能。昆虫翅膀的重量虽不及自nadaShigeru等人对蜻蜓翅膀的结构及扭转变形之