鳥類羽毛抗撕裂和超耐久原因揭曉

鳥類飛翔要依靠羽毛。柔軟輕盈的羽毛在鳥類的身上很是經(jīng)久耐用。近日，中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了羽毛的一種新型結(jié)構(gòu)，揭示了羽毛抗撕裂能力強(qiáng)和超耐久性的秘密。

鳥類的羽毛與蝙蝠和蝴蝶的膜狀翅膀不同，具有更強(qiáng)的自我修復(fù)能力和抗撕裂能力。自1665年英國(guó)博物學(xué)家羅伯特·胡克利用顯微鏡觀察并畫出羽毛的草圖以來，羽毛的結(jié)構(gòu)和性能便引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，目前人類對(duì)羽毛結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍停滯在“鉤子—滑槽”模型上，這個(gè)模型忽略了羽毛本身的更微觀結(jié)構(gòu)，沒有解釋出羽毛為什么具有抗撕裂能力和超耐久性。

近日，中科院理化技術(shù)所仿生材料與界面科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)，利用X射線顯微鏡和顯微操作系統(tǒng)對(duì)羽毛的精細(xì)三維結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)了羽毛的羽枝間的一種新型機(jī)械互鎖體系：由鉤子、滑道和滑道端部的背刺組成的級(jí)聯(lián)滑鎖系統(tǒng)。他們闡明了級(jí)聯(lián)滑鎖結(jié)構(gòu)的工作原理：級(jí)聯(lián)背刺阻礙鉤子滑離，增大分離力；同時(shí)背刺的特殊結(jié)構(gòu)保證鉤子能夠滑離而不受損壞。這揭示了羽毛抗撕裂能力和超耐久性的秘密。

圖/東方IC

科研人員介紹，這種級(jí)聯(lián)滑鎖結(jié)構(gòu)不僅保證了羽枝間較強(qiáng)的粘附力，同時(shí)保護(hù)了羽枝在分離過程中不受到損壞。測(cè)試表明，羽毛具有很好的拉伸性能，經(jīng)過1000次的分開/修復(fù)實(shí)驗(yàn)，羽枝間的粘附力仍能達(dá)到初始值的80%以上?！斑@種結(jié)構(gòu)為新型柔性織物和電子器件的設(shè)計(jì)制備提供了新的思路?！保〒?jù)《科技日?qǐng)?bào)》）※