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《Nature》在线刊发我国高校机械工程学科首篇成果 (内附北航陈华伟教授介绍团队投稿过程与经历)

2016-09-08 新媒体部 机械工程学报

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导读

在2016年8月10-12日于沈阳举行的第十二届设计与制造前沿国际会议上,北京航空航天大学的陈华伟教授NSFC沙龙中分享了题为《从自然中汲取创新灵感——液膜定向搬运机制的发现及发表》的报告。



陈教授向大家详细介绍了其团队的前期研究情况以及国家自然科学基金项目的成果。陈教授所在团队的最新研究揭示出了翼状猪笼草口缘表面液膜连续定向搬运现象,这一研究成果在线发布在4月6日的《Nature》上。



翼状猪笼草,又名红猪笼草,是菲律宾特有的热带食虫植物。在园艺上,翼状猪笼草是最容易栽培且栽培得最广泛的物种之一。


猪笼草拥有一个独特的吸取营养的器官——捕虫笼,能分泌蜜汁和消化液,当经不起笼内蜜汁诱惑的昆虫失足掉进捕虫笼后,笼内的消化液可以把昆虫消化吸收。经过长期的进化,猪笼草的捕虫笼已分为三个特定的功能区,不同的区域分别完成特定的任务,从而确保对昆虫的消化。捕虫笼的顶端是笼盖,这个笼盖可以用来遮雨,防止雨水将笼中的消化液稀释掉。捕虫笼光滑的边缘就是所谓的口缘。捕虫笼的口缘非常光滑,昆虫极易滑入笼中


陈教授所在的研究团队以微创医疗器械表面超滑防粘为目标导向,深入表征了猪笼草口缘区微观结构特征,首次发现液膜单方向搬运的神奇现象;通过液体、气体在界面上微观流动的动态观测,揭示了单方向液膜搬运机理,提出了基于梯度楔形盲孔、梯度拱形边缘的单方向液膜搬运表面的仿生设计新方法;通过对比试验,进一步发展了传统泰勒毛细升理论,提出了梯度泰勒毛细升、闭口梯度泰勒毛细升理论计算模型;同时,基于生物复制成形方法实现了逼真形貌的转移制造,揭示了表面亲水、疏水特性对单方向液膜搬运能力的影响规律,为仿生设计与生物制造打下了技术基础。这项研究成果可直接用于自润滑、新能源,以及医疗器械表面防粘、无人机表面防冰等。


这是《Nature》刊发的我国高校机械工程学科领域的首篇成果,该研究从认知自然、师法自然出发,揭示自然生物原型体表表面单方向液体搬运新现象,开创性地提出了无动力自润滑防粘新理念,对解决微创手术器械防粘技术难题具有重要参考价值。


在报告中,陈教授还向在座的青年学者们分享了此次其团队投稿《Nature》的过程与经历,并就液膜定向铺展搬运研究做了展望。对本次报告感兴趣的亲们,请您在我们的微信公众号回复“20160810”免费获取本次报告的ppt


专家简介


陈华伟北京航空航天大学机械工程与自动化学院教授/博导、系主任。2005年毕业于日本东京工业大学机械物理工学,获工学博士学位。2005-2006任东京工业大学特别研究员、日本科学技术振兴机构研究员。2006-2007年在澳大利亚Universityof Wollongong机械材料系工作,任研究员,2007年底加入北京航空航天大学工作至今。主要研究方向:仿生微纳制造、仿生功能表面和微流体理论等。2005年国家留学基金委的国家优秀留学生奖;日本东京工业大学客座教授、澳大利亚卧龙岗大学客座研究员、JSPS学者、北京市海聚人才、北京市特聘专家等。



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