猪笼草捕虫笼超滑表面黏附特性测量和抗黏稳定性分析

摘要

利用环境扫描电子显微镜(ESEM)表征红瓶猪笼草叶笼蜡质滑移区表面微观结构.利用手动悬臂移动法在原子力显微镜(AFM)无针尖探针悬臂上黏附15μm二氧化硅微球模拟单根刚毛与猪笼草蜡质区表面的接触,对新鲜蜡质区表面黏附力和摩擦力在干燥空气环境和不同湿度条件的空气环境中做定量测试,并以光滑玻璃和热氯仿处理后的猪笼草表面作为参照.研究结果表明:猪笼草蜡质滑移区表面三维片状蜡质晶体是导致昆虫在植物表面打滑的主要原因,该结构能有效减小微球(或刚毛)与相应接触面的接触面积,从而降低微球(或刚毛)的黏附力和摩擦力.猪笼草蜡质滑移区表面三维片状蜡质晶体能有效排除接触区附近的水蒸气,保证了猪笼草蜡质滑移区在不同的湿度条件下均能保持高效抗黏稳定性.猪笼草蜡质滑移区表面的微构筑模式为微纳机电系统中抗黏附设计提供了绝佳的仿生学模板.