昆虫界的ldquo凌波微步rdqu

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昆虫会在水面上奔跑并不出奇。但有些昆虫除了用腿跑,还能使出“凌波微步”给自己加速。

半水栖的昆虫小宽蝽(Microvelia)呆在水面上,会突然像溜冰一样,以17厘米每秒的速度“出溜”出去,是它奔跑最快速度的两倍。

它的力量来自水的表面张力。表面张力强的液体,会把表面张力弱的液体拉过来,这个现象称为马兰戈尼推进(Marangonipropulsion)。

(这是一小段小宽蝽利用表面张力变化在水面前进的视频资料,视频片段来自:MITMathLab)

小宽蝽分泌表面活性剂放在水面上,被它“污染”的水面,表面张力减弱,表面张力强的“干净”水,就会把“污染”的水连同水面上的它一起拉扯过去。其他一些昆虫,比如突眼隐翅虫(Stenus)和宽蝽(Velia),也掌握这一门特技。

你可以在家里重现“凌波微步”:牙签一头蘸上肥皂,放在水面上,它会往干净一头的方向走。因为肥皂减弱了水的表面张力,有肥皂的水被表面张力更强的,干净的水拉过去了。或者也可以用小纸片剪出下面的形状,并在小洞中滴上一滴稀释的洗涤灵水。

华中科技大学的吴志刚教授课题组和丁汉教授课题组,在《国家科学评论》(NationalScienceReview,NSR)上发表了一篇论文,介绍他们仿造昆虫制造的,一种会“凌波微步”的机器人。这个机器人是柔软的,没有机械传动部件,靠改变水面的表面张力,拉着自己在水面上跑来跑去。每秒可以移动5.5个自身身长的距离,和鱼的速度差不多。

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