向蛇学习

朱崇恺

德雷塞尔大学工程学院副教授希沙姆（Hisham Abdel-Aal）博士通过研究蛇皮，帮助工程师改进物体纹理表面的设计，以便控制摩擦力的大小，而这项研究成果可以应用在发动机缸套、假肢关节上，甚至是鞋子上。

希沙姆是一位具有摩擦學专业知识的机械工程师，为更好地理解和量化蛇移动时产生摩擦的方式，他已经收集和分析了蛇皮近十年。最近，他在《生物医学材料力学行为杂志》上发表了一篇论文，解释了如何将这种自然数据移植到商业产品设计中，这一过程被称为“生物启发式表面工程”。

研究从提取蛇皮的纹理特征开始。他收集了40种不同品种的350种完整皮肤样品，然后用扫描电子显微镜检查其质地和微观特征。蛇鳞具有不可见的小头发状结构，称为原纤维。尽管它们的长度仅为1微米（约为人类头发宽度的1/100），但原纤维以及它们如何排列是其产生摩擦能力的关键。原纤维的定位以及尺寸、形状、硬度和尺度分布为每条蛇创造了独特的摩擦特性—这正是希沙姆采集和编目的原因。

除此之外，希沙姆的工作还综合了大量关于蛇运动的物理研究和蛇在波动、滑动、滑动和侧风作用下摩擦力的测量。通过将这些测量与他为每条蛇创建的纹理轮廓交叉引用，希沙姆将物理特性与其对蛇的力学的影响也联系了起来。