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模擬壁虎爬牆手套是利用什麼原理

發布時間: 2022-10-01 22:24:34

❶ 蜘蛛俠手套的吸附原理

研究小組指出,普通的膠帶必須按壓在物體表面才能粘起來,而模仿壁虎的粘結工具能在滑動過程中也依附在物體上。壁虎的腳上覆蓋了數十萬細小剛毛,而每一根剛毛的頂端擁有數十至數百個接觸點。這些接觸點小到可以同物體表面的分子發生作用,從而產生巨大吸附力。

❷ 仿生機器人壁虎的美國仿生機器壁虎「粘蟲」

美國仿生機器壁虎「粘蟲」(Stickybot),由美國斯坦福大學教授馬克·庫特科斯基的研究小組開發,足底長著人造毛(由人造橡膠製成)。這些微小的聚合體毛墊能確保足底和牆壁接觸面積大,進而使范德瓦爾斯粘性達到最大化。
美國五角大樓已有興趣開發爬行手套和爬行鞋,這些都是受壁虎的活動啟發。庫特科斯基表示,「粘蟲」式機器人還可作為行星探測器或救援裝置使用。 參與研製這種機器人的科學家Mark Cutkosky解釋了這種神奇吸力手的原理,在每個吸力手上,都有數百萬根由人造橡膠製造的毛發,每根細毛的直徑大約只有500個納米左右,比人類的毛發還細很多,每根這種毛發的長度則只有不到2微米,這使得「粘人」的吸力手能非常的接近玻璃壁的表面,這樣的結構還能夠使得人造橡膠毛發中的分子和玻璃壁分子的距離異常接近。 此時,兩者的分子們之間會產生一種奇異的自然現象,分子弱電磁引力,也叫「范德瓦爾斯力」。每一對這種力大約可以幫助毛發產生抓起一隻螞蟻的力量。
雖然每一對力並不大,但是數百萬根毛發產生的這種吸力卻能夠產生驚人的力量。根據斯坦福大學分子物理學科學家們的研究,2平方毫米大小內的100萬根這樣的毛發就能夠支持提起20公斤重量。所以要讓機器人能夠附著在直壁上,吸力手只需要增大分子接觸面。
在每根毛發的末梢,還有上千根更加細小的毛發分枝,每根毛發分枝的前端又有一個分叉。無數的這種「范德瓦爾斯力」集合起來,「粘人」機器人也就自然能在牆壁上行走了。事實上,壁虎也是使用了手掌上數百萬級的被稱為「剛毛」的毛發完成同樣的工作的。 這項發明可不僅僅是為了樂趣,Mark Cutkosky表示,由於「粘人」機器人的爬牆能力並不像此前,利用真空吸盤靠大氣壓力吸附在垂直壁上的機器人那樣依賴大氣壓,所以這種新機器人在將來可以用在太空探索、空間衛星維修和特殊環境的救險中。
此外「粘人」機器人也引起了美國軍方的關注,他們希望能夠進一步開發這種產品,讓它們能為特種作戰的士兵提供爬行手套和爬行服裝。

❸ 根據壁虎爬牆原理發明的壁虎手腳套

有 前幾年報道過 當時沒在意 現在就只有一點印象了

❹ 壁虎是怎樣爬牆的

壁虎的腳趾端擴大的時候呈現盤狀,在顯微鏡下可以看清楚上面有由許多細微的角質蛋白的剛毛,而且剛毛的數量多達150萬根。每一根剛毛就像一個小鉤子的末端,能夠在光滑的表面上產生足夠的摩擦力。雖然一些表面看起來是光滑的,實際上還是有很微小的突起,剛毛就是抓住這些突起來固定的。

壁虎除了具有高超的爬牆本領之外,它們還有不可思議的逃生本領。壁虎的天敵一般是蛇,在遇到蛇後它們會迅速地爬到牆縫裡面,或者找個角落躲起來。如果逃不過天敵的攻擊,它們甚至會放棄自己的尾巴來保全性命。壁虎在斷掉自己的尾巴之後,尾巴的神經還在發生作用,它掉在地上還在劇烈的擺動來吸引敵人的注意力,這樣壁虎就能夠趁機逃跑。然而壁虎並不擔心會沒有尾巴,因為過一段時間又有新的尾巴長出來了。

❺ 壁虎能在豎直的牆上爬行,而不掉下來,甚至是在光滑的玻璃上面也行,這是利用的什麼原理

C保鮮膜原理 利用無數絨毛與牆面接觸的分子間引力

❻ 科學家是怎樣從壁虎身上發明了爬牆機器人

受到壁虎的啟發,科學家研發了一款坦克狀機器人,它可攀爬垂直的牆壁,並可在不使用吸盤、膠水或其他液態粘合物的情況下附著表面,以攀越牆壁等物體突出的狹長部分。
這款重240克的機器人帶有履帶,履帶上覆蓋著仿壁虎足尖絨毛製作的乾的微細纖維。正是有了這些絨毛,壁虎才擁有了眾所周知的幾乎不費力迅速攀爬窗戶與牆壁的本領。
壁虎之所以有這樣的本領,多虧了這上億根的被稱為剛毛的超細絨毛。這些絨毛與攀爬物表面相互作用,產生了著名的分子引力「范德瓦爾斯力」。
英國研究期刊《智能材料與結構》周二稱,這款機器人的履帶綴滿了蘑菇狀的聚合微纖維帽,它們只有0.017毫米寬,0.01毫米高。相比之下,人類頭發約為0.1毫米粗。
研究者是來自加拿大不列顛哥倫比亞省伯納比西蒙·弗雷澤大學的傑夫·克拉恩。他說:「雖然據信范德瓦爾斯力相對很弱,但是蘑菇帽提供的稀薄柔韌的突出部分確保了機器人與物體表面的接觸面積增至最大限度。」
坦克機器人的爬行速度達到每秒3.4厘米,它重240克,可負重110克。

❼ 壁虎的腳掌有許多"吸盤"是利用什麼物理知識使其附著在牆上。

吸盤貼在牆上時,與牆之間的空隙很小,幾乎沒有,根據壓力計算方法,內測沒有空氣,因此不存在大氣壓,也就沒有由牆指向吸盤的力。而外部有大氣壓,因此有將吸盤壓在牆上的力。在根據摩擦力計算公式,f 等於 摩擦系數 乘以 正壓力,由於摩擦系數與正壓力都不為零,壁虎有受重力向下運動的趨勢,因而收到一個向上的摩擦力,與重力平衡掉以後,壁虎就能貼在牆上了

❽ 人們根據什麼發明了什麼

  • 現代的雷達——一種無線電定位和測距裝置:科學家研究發現蝙蝠不是靠眼睛,而是靠嘴、喉和耳朵組成的回聲定位系統.因為蝙蝠在飛行時發出超聲波,又能覺察出障礙物反射回來的超聲波.科學家據此設計出了現代的雷達——一種無線電定位和測距裝置

  • 科學家通過對海豚游泳阻力小的研究發明了能提高魚雷航速的人工海豚皮;以及模仿袋鼠在沙漠運動形式的無輪汽車(跳躍機)等.

  • 前蘇聯科學院動物研究所的科學家在企鵝的啟示下,他們設計了一種新型汽車--「企鵝」牌極地越野汽車.這種汽車的寬闊的底部,直接貼在雪面上,用輪勺撐動著前進,行駛速度可達50公里/小時.

  • 澳大利亞國立大學的一個科研小組通過對幾種昆蟲的研究,已經研製出一個小型的導航和飛行控制裝置.這種裝置可以用來裝備用於火星考察的小型飛行器.

  • 英國科學家在仿生學啟發下,正在研製一種可以靠尾鰭擺動以S形「游水」的潛艇新式潛艇的主要創新之處是使用了被稱為「象鼻致動器」的裝置.「象鼻」由一組用薄而柔軟的材料做成的軟管組成,模仿肌肉活動,推動鰭的運動.這種新式潛艇可以充當水底掃雷潛艇,用來對付最輕微的聲響或干擾便會引爆的水雷.

拓展閱讀

仿生在具有生命之意的希臘語bion上,加上有工程技術涵義的ics而組成的詞。大約從1960年才開始使用。生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多,仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科[1]。例如關於信息接收、信息傳遞、自動控制系統等,這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。可舉出的仿生學例子,如將海豚的體形或皮膚結構應用到潛艇設計原理上。仿生學也被認為是與控制論有密切關系的一門學科,而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較,進行研究和解釋的一門學科。

仿生是模仿生物系統的功能和行為,來建造技術系統的一種科學方法。它打破了生物和機器的界限,將各種不同的系統溝通起來。

運用仿生方法可創制新的機械,發明現代化識辨儀器,改進通信系統,設計新穎的工藝和研製人工臟器等。如現代的飛機、極地越野汽車、雷達系統的電子蛙眼、航海的聲納系統、航空建造工程的蜂窩結構、人工腎及人工心臟等,都是仿生的結晶。

來源於網路

❾ 科學家還根據什麼,發明了什麼。

1、利用蒼蠅發明了蠅眼透鏡

眼睛是一種「復眼」,由3000多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件,它的用途很多。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。

(9)模擬壁虎爬牆手套是利用什麼原理擴展閱讀:

仿生學即是指把大自然中生物生命的運行規律及特點運用到社會管理當中,通過對生物研究來解釋和解決社會問題。比如把社會比作人體,大腦相當於領導和統治國家的政黨,器官相當於社會上的各種政府及社會機構,我們每個人相當於細胞,人體內的各種生命規律相當於法律。

網路-仿生學

❿ 通過壁虎發明了什麼

早在公元前4世紀,古希臘哲學家亞里士多德就對壁虎高明的爬行能力感到「大惑不解」。多少年來,人們對壁虎飛檐走壁的秘訣一直眾說紛紜,壁虎腳底的粘著力究竟是怎樣產生的呢?美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家羅伯特·福爾等人經過研究發現,看上去不起眼的壁虎,居然是自然界數一數二的「應用物理大師」。它腳底的力量,竟然來自宇宙中最基本的物理學原理——分子引力。他們的研究成果發表在最新一期美國《國立科學研究院學報》上。
起先人們認為,壁虎能貼在光滑的天花板上,靠的是四個腳掌上神奇的吸盤,其實情況並非如此。
生活中有些現象常常令人困惑不解,例如,一種長約10厘米、背呈暗灰色的爬行綱四足小動物壁虎,能在光滑如鏡的牆面或天花板上穿梭自如,捕食蚊、蠅、蜘蛛等小蟲子而不會掉下來。多少年來,人們對壁虎飛檐走壁的秘訣一直眾說紛紜,許多人習慣地認為,壁虎能夠在直立的玻璃表面疾步如飛,甚至能貼在光滑的天花板上,靠的是四個腳掌上神奇的吸盤。與此同時,壁虎高超的攀爬能力也一直是科研人員重點研究的對象。
科學家通過實驗發現壁虎能夠在一塊垂直豎立的拋光玻璃表面以每秒一米的速度向上高速攀爬,而且「只靠一個指頭」就能夠把整個身體穩當地懸掛在牆上。除了能在牆上豎直上下爬行外,壁虎還能夠倒掛在天花板上爬行,這一絕技更令其他動物望塵莫及。
壁虎腳底的粘著力究竟是怎樣產生的呢?美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家羅伯特·福爾等人經過研究發現看上去不起眼的壁虎,居然是自然界數一數二的「應用物理大師」。它腳底的力量,竟然來自宇宙中最基本的物理學原理———分子引力。靠著這種力量,一隻身長2英寸的壁虎,用它不過幾平方毫米大小的腳掌,理論上能夠毫不費力地提起重達40公斤的重物!
壁虎腳底一根剛毛能夠提起一隻螞蟻的重量,而使用全部剛毛就能夠支持125公斤力。
那什麼是分子引力呢?分子引力也叫范德瓦爾斯力,是中性分子彼此距離非常近時產生的一種微弱電磁引力。由於這種引力過於微弱,通常沒有人加以注意。比如,當我們把手貼到牆上時,也會產生分子引力,但由於實際接觸面積太小,可能只有數千個接觸點,人的手掌不會被吸附到牆壁上。
但壁虎就不一樣了,它的每隻腳底部長著數百萬根極細的剛毛,而每根剛毛末端又有約400根至1000根更細的分支。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近,從而產生分子引力。雖然每根剛毛產生的力量微不足道,但累積起來就很可觀。根據計算,一根剛毛能夠提起一隻螞蟻的重量,而100萬根剛毛雖然佔地不到一個小硬幣的面積,但可以提起20公斤力的重量。如果壁虎同時使用全部剛毛,就能夠支持125公斤力。科學家說,壁虎實際上只使用一個腳,就能夠支持整個身體。
壁虎能在多麼臟的物體表面都能行走,它的腳不會自動分泌液體,但有著自動清洗的功能。
壁虎又是怎樣自如地控制腳上的吸力呢?科學家用顯微攝像機錄下壁虎在玻璃上爬動的情況,發現當壁虎試圖移 動腳掌時,需要付出比吸住附著物時高600倍的力量,並將腳趾伸展到30度以上才能達到目的,這就如同人們扯下粘貼的膠帶時所做的一樣。而且,即使在真空環境下,它腳上的粘著力也不會失靈,這說明壁虎不必分泌任何物質以維持附著力,也不需要藉助空氣負壓「吸」住物品。
研究人員認為,模仿壁虎腳底的這種結構,有可能研製出粘合力超強的新型膠紙。它具有易於被揭下、不對物體表面造成損傷、可反復使用等優點。
此後,美國路易斯-克拉克學院的科學家在研究中意外地發現了壁虎能夠輕而易舉附著於物體表面的另一原因:它們能自動清潔爪子絨毛上的臟物,以避免從爬行的表面脫落。
以前,科學家們也曾經猜測壁虎的腳可能有著自動清洗的功能,但它是如何保持腳的清潔及其原理卻是個未解之謎。壁虎從不清理自己的腳,而且腳部也不會自動分泌液體。路易斯-克拉克學院的凱拉·奧特姆和溫迪·漢森對壁虎的這一神奇功能進行了研究,他們發現,不管壁虎在多麼臟的物體表面行走,當它走了幾步之後,腳上的臟物就會自動脫落。他們認為,壁虎腳在踩踏臟物之後,臟物的顆粒堆積在絨毛表面,而不是粘在絨毛上,因此在堆積到一定程度之後臟物顆粒在重力的作用下就會脫落。
在壁虎腳趾微結構的啟示下,科學家開始研製超級附著技術。
研究生物力學的奧特姆認為,這項發現對希望發明更好的粘合劑的科學家來說是一個好消息,因為只要能夠把絨毛做得足夠小,就可能產生和壁虎剛毛一樣強大的粘合力。
由此,在壁虎腳趾微結構的啟示下,超級附著技術呼之欲出。例如,科學家正在據此開發的一種強力乾性粘合劑,這種粘合劑將使用一種與壁虎爪指上的絨毛類似的人造絨毛。
不久前,英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆及其同事宣稱他們的研究取得了重大進展:他們模仿壁虎腳趾的微結構研製了一種柔韌的膠布,上面覆以上百萬根人工合成的絨毛,每根毛的長度不足2微米。