Page 137 - 《摩擦学学报》2020年第6期

820 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

间的吸附，髋臼结构在其中起到了至关重要的作用 [53-55] . 的弯曲和变形，完成吸附过程 [52, 59-61] . 因此，在解剖结构
[57]
[48]
[56]
Young 和Wells 发现，髋臼为球形腔的交叉结缔组 研究的基础上，意大利理工学院 利用核磁共振成像、
织，和漏斗之间通过狭窄的孔口连接，两侧光滑，但顶 超声波检测和三维建模的方法对章鱼吸附过程进行
部中央有1个表面粗糙的突起结构，如图4(b)所示；并 了模拟，将吸附过程总结为4个阶段：如图4(c)所示，吸
且吸盘的交叉结缔组织纤维可以存储弹性能，从而保 盘下部漏斗边缘与吸附表面接触，形成初级环状密封
[58]
持较长时间的附着 . 章鱼可以通过神经和肌肉控制 区；髋臼结构收缩，将剩余液体挤压到髋臼腔内，髋臼
吸盘结构，让吸盘在任意位置产生高度局部化和复杂 顶部突起收缩到孔口位置，上下腔分离，形成完全密封.

Octopus
(a) suction cup (b)
Orifice
Infundibulum

1 mm

Acetabulum
Protuberance

(c) PHASE 1 PHASE 2 PHASE 3 PHASE 4

A B C D
[48, 55]
Fig. 4 (a) Octopus sucker structure；(b) Acetabular structure；(c) Octopus adsorption process
图 4 (a) 章鱼吸盘结构；(b) 髋臼结构；(c) 章鱼吸附过程 [48, 55]

1.2.2 䲟鱼
鮣鱼可以利用背部的吸盘附着在各种生物和非
生物表面，比如船体、鲨鱼和鲸鱼等，这种“搭便车”的
行为虽然承受了很大的流体剪切力，但是大大减小了
运动相关的能量损耗 [62-66] . 鮣鱼一般附着在宿主腹部
等相对平坦的地方，并且吸盘所产生的吸附力非常大.
例如：当其吸附在海豚身上时，即使海豚跳出水面旋
转也不会脱附 [62, 67-68] ，这主要得益于其特殊的吸盘结
构. 如图5所示，其吸盘结构包括外部唇圈和内部鳍片
两部分. 吸盘外部周边是由柔软的结缔组织形成的唇 [64]
Fig. 5 Remora fish and its sucker
圈，主要起密封作用 [69-70] ；吸盘内侧有1个类似于泵的 图 5 鮣鱼及其吸盘 [64]
小孔，当吸盘吸附在表面上时，就可以激活“泵”从而
在吸盘内部形成真空负压 . 此外，吸盘内部有许多 吸附力并不抗剪切，因而在鳍片顶部边缘有二到四
[71]
可以主动控制的连续栉状的鳍片，对于增强粘附力起 排向后倾斜的硬质小刺，可以有效增强摩擦，抵抗剪
到了至关重要的作用. 当吸盘吸附在表面以后，栉状 切力 [62, 72-73] . 除了吸盘的唇圈有利于密封之外，Beckert
[73]
鳍片就可以在肌肉的控制下竖立起来，不仅可以增加 等 还通过建模仿真发现，唇圈表皮黏液也能够提供
吸盘和宿主皮肤之间的接触面积，而且竖立起来的鳍 一定的粘附力. 当鮣鱼需要脱附时，鮣鱼便会向前运
片和宿主皮肤之间形成了多个连续密封的腔室，促进 动，破坏唇圈的密封，同时落下连续栉状的鳍片，完成
粘附 . 唇圈和鳍片软质表面虽然形成吸力密封，但 脱附 .
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