2016年4月7日，Nature在線發(fā)表了北京航空航天大學(xué)陳華偉教授、張德遠(yuǎn)教授和江雷研究員等的合作研究成果“Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata”（豬籠草口緣區(qū)表面液膜連續(xù)定向搬運機制）。該研究揭示了生物體表面結(jié)構(gòu)無動力液膜搬運現(xiàn)象的原理，為機械表面/界面的仿生設(shè)計與生物制造奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。論文連接：http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7597/full/nature17189.html
翼狀豬籠草（學(xué)名：Nepenthes alata），又名紅瓶豬籠草，是菲律賓特有的熱帶“食蟲植物”，其口緣區(qū)在濕潤環(huán)境下顯現(xiàn)出優(yōu)異的濕滑特性，昆蟲很難駐足在口緣區(qū)，常會“失足”而滑落至捕蟲籠內(nèi)而被捕食（圖1）。這一奇特生物現(xiàn)象吸引了科學(xué)家的興趣，但前期研究大多集中在如何模仿豬籠草類葉片濕滑特征，尚未對其表面潤濕特征進(jìn)行揭示。
研究團隊深入分析了豬籠草口緣區(qū)表面微觀結(jié)構(gòu)上的液膜鋪展過程，首次發(fā)現(xiàn)液膜定向連續(xù)搬運的神奇現(xiàn)象，提出了梯度泰勒毛細(xì)升、閉口梯度泰勒毛細(xì)升理論計算模型，揭示了液膜定向連續(xù)搬運機理（圖2），發(fā)展了傳統(tǒng)泰勒毛細(xì)升理論。進(jìn)一步研究了表面親水、疏水特性對液膜定向搬運能力的影響規(guī)律，提出了基于楔形盲孔正向搬運、拱形邊緣反向阻止的液膜定向連續(xù)搬運仿生機械表面/界面設(shè)計原理，基于生物復(fù)制成形方法實現(xiàn)了逼真形貌的轉(zhuǎn)移制造。研究成果可應(yīng)用于醫(yī)療器械、MEMS、航空航天等裝備的表面/界面自潤滑、抗磨損、防粘附等。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項目（51290292），面上項目（51175020、51475029）等的資助。
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