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国际刊号:1005-2615
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张步祥,沈鸿烈,肖博,曹铮铮,戴振东.一种用于动物黏附运动机制研究的多参数同步测量传感器[J].南京航空航天大学学报,2021,53(3):359-365
一种用于动物黏附运动机制研究的多参数同步测量传感器
A Sensor for Synchronous Measurement of Multiple Parameters in Revealing Animal’s Adhesive Mechanism
投稿时间:2020-03-06  修订日期:2020-05-05
DOI:10.16356/j.1005-2615.2021.03.005
中文关键词:  运动接触反力  实际接触面积  接触电荷  同步测量
英文关键词:contact force  actual contact area  contact charge  synchronous measurement
基金项目:国家自然科学基金重点(51435008)资助项目。
作者单位邮编
张步祥 南京航空航天大学机电学院,南京 210016 210016
沈鸿烈 南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京 211106 211106
肖博 北京华测试验仪器有限公司,北京 100094 100094
曹铮铮 北京华测试验仪器有限公司,北京 100094 100094
戴振东 南京航空航天大学机电学院,南京 210016 210016
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中文摘要:
      在长期生存竞争中,包括壁虎在内的许多动物演化出了与其运动表面间形成黏附力的器官。已有研究发现:生物黏附力与接触面积密切相关,基于范德华力的干黏附可能受包括摩擦接触电荷导致的电场在内的外电场调控。壁虎运动过程接触/摩擦电的存在已得到证实,反力、实际接触面积两个参数的单独测量和表征工作也取得一定成果,但由于不同参数测试技术和设备之间存在功能和结构上的冲突,上述3个参数的同步测试及综合研究仍未能顺利展开。本文在综合考量了上述多参数测试技术之间的冲突后开发了一种新型的多参数测量复合传感器,实现了上述3个参数的同步测试,并以具有优异黏附能力的大壁虎为对象进行了初步验证实验。结果表明所研制的复合传感器能够满足黏附力、黏附实际接触面积以及黏附接触电荷的同步测量需求,为研究生物黏附机制和仿生黏附奠定了设备基础。
英文摘要:
      Some animals like geckos have evolved attachment organs that allow them to generate attractive force while negotiating their surroundings. It has been found that biological adhesion is related to the contact area. The adhesion originated from van der Waals interactions may be affected by external electric fields, including the electric field caused by triboelectrification. The triboelectrification has been confirmed in geckos, and the measurement of reaction force and real contact area is also successfully carried out. Whereas, there is no simultaneous measurement and comprehensive studies of the above three parameters because there are conflicts among the requirements of their measurement technologies. After comprehensively considering the test requirements, we develop a new sensor to measure the above three parameters at the same time. An experiment with geckos is also conducted to verify the availability and reliability of the newly developed sensor, laying an equipment foundation for future studies on biological and bio-inspired adhesion.
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