受“全轮驱动”的鳐鱼精子启示 迷信家创造出更好的游泳机器人
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  • 潘老师
  • 2021-06-21 07:53:23 7

如果鳐鱼的特性还不够独特的话,科学家们现在发现它们的精子在动物界中更是独树一帜。研究团队受此启发,开发出了一种微型机器人,未来可能在人体内部游动执行任务。

大多数精子主要由一个圆形的头部和一根柔软的尾巴构成。但鳐鱼的精子却有所不同。在香港城市大学沈亚静博士和史家海博士的带领下,研究人员最近发现,鳐鱼的精子通过旋转其坚硬的头部和柔软的尾巴来推动自己前进。特别的是,这种头部呈螺旋状,类似于开瓶器的结构,使其能够在液体中高效穿行。

这意味着鳐鱼的精子不仅移动速度更快,效率更高,还能根据不同的液体环境灵活调整其推进方式。研究显示,在推进过程中,头部通常贡献了约31%的推动力。此外,连接头部和尾部的中段部分不仅为旋转提供了能量,还增强了其灵活性。这一部分使精子能够像手风琴一样弯曲,从而在转弯时更自如地移动。另外,如果遇到障碍物,鳐鱼精子可以通过旋转头部来改变方向,而大多数其他动物的精子则不具备这样的功能。

沈亚静博士表示:“这种独特的推进机制赋予了鳐鱼精子在各种粘稠环境中高度适应的能力,同时也带来了出色的运动性能和效率。”

研究人员将这种运动机制命名为“异质双螺旋”(HDH)推进器,并将其应用于一种模仿鳐鱼精子设计的小型机器人。这种机器人体积小巧,可以放在手掌中,主要由硬质螺旋形头部、柔软的棉线尾部和中间的两个电动马达组成。在相同的能量输入下,它在不同粘度的液体中表现出更高的适应性和动力效率。

科学家们期望这种微型机器人有一天能在人体内游动,或许能够通过血管将药物精准送达目标位置。这项研究已在近期发表于《美国科学院院刊》的文章中进行了详细描述。

    本文来源:图灵汇
责任编辑: : 潘老师
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