猪笼草捕虫笼超滑表面黏附特性测量和抗黏稳定性分析-东南大学学报.PDF

第４７卷第２期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．２ 　 ２０１７年３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｒ．２０１７ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１７．０２．０１１ 猪笼草捕虫笼超滑表面黏附特性测量 和抗黏稳定性分析 王玉娟　 宋小闯　 陈云飞 （东南大学机械工程学院，南京２１１１８９） （江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室，南京２１１１８９） 摘要：利用环境扫描电子显微镜（ＥＳＥＭ）表征红瓶猪笼草叶笼蜡质滑移区表面微观结构．利用 手动悬臂移动法在原子力显微镜（ＡＦＭ）无针尖探针悬臂上黏附１５ ｍ二氧化硅微球模拟单根 μ 刚毛与猪笼草蜡质区表面的接触，对新鲜蜡质区表面黏附力和摩擦力在干燥空气环境和不同湿 度条件的空气环境中做定量测试，并以光滑玻璃和热氯仿处理后的猪笼草表面作为参照．研究结 果表明：猪笼草蜡质滑移区表面三维片状蜡质晶体是导致昆虫在植物表面打滑的主要原因，该结 构能有效减小微球（或刚毛）与相应接触面的接触面积，从而降低微球（或刚毛）的黏附力和摩擦 力．猪笼草蜡质滑移区表面三维片状蜡质晶体能有效排除接触区附近的水蒸气，保证了猪笼草蜡 质滑移区在不同的湿度条件下均能保持高效抗黏稳定性．猪笼草蜡质滑移区表面的微构筑模式 为微纳机电系统中抗黏附设计提供了绝佳的仿生学模板． 关键词：猪笼草；蜡质区；抗黏附；稳定性 中图分类号：ＴＨ１１７　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１７）０２０２５９０６ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆａｄｈｅｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｔｉａｄｈｅｎｓｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｎｓｕｐｅｒｓｌｉｐｐｅｒｙｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｎｅｐｅｎｔｈｅｓｐｉｔｃｈｅｒｓ ＷａｎｇＹｕｊｕａｎ　 ＳｏｎｇＸｉａｏｃｈｕａｎｇ　 ＣｈｅｎＹｕｎｆｅｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ） （ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＭｉｃｒｏｎａｎｏＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｉｃｒｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｆｎｅｐｅｎｔｈｅｓｗａｘｙｚｏｎｅｓｕｒｆａｃｅｓｗａｓａｃｑｕｉｒｅｄｂｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＥＳＥＭ）．Ｃｏｌｌｏｉｄｐｒｏｂｅｕｓｉｎｇｈａｎｄｏｐｅｒａｔｅｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｍｏｖｉｎｇｍｅｔｈ ｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｂｅｈａｖｅａｓａｓｉｎｇｌｅｓｅｔａｂｙｇｌｕｉｎｇａ１５ ｍｓｉｌｉｃａｓｐｈｅｒｅｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｂｅｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅ μ ｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｏｕｔｔｉｐｓ．Ａｄｈｅｓｉｏｎａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅｓｏｆｔｈｅｆｒｅｓｈｗａｘｙｚｏｎｅｓｕｒｆａｃｅｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｕｎ ｄｅｒｄｒｙａｎｄｖａｒｉｏｕｓｈｕｍｉｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｃｏｌｌｏｉｄｐｒｏｂｅｓ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｓｍｏｏｔｈ ｇｌａｓｓｅｓａｎｄｗａｘｙｚｏｎｅｓｕｒｆａｃｅｓａｆｔｅｒｅｘｐｏｓｅｄｉｎｈｏｔｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎ ｓｉｏｎａｌｗａｘｃｒｙｓ