鳥類羽毛抗撕裂和超耐久原因揭曉

原標題：鳥類羽毛抗撕裂和超耐久原因揭曉

科技日報訊 鳥類飛翔要依靠羽毛。柔軟輕盈的羽毛在鳥類的身上很是經久耐用。近日，中國科學家發現了羽毛的一種新型結構，揭示了羽毛抗撕裂能力強和超耐久性的秘密。相關論文刊登在近期出版的《美國科學院院刊》上。

鳥類的羽毛與蝙蝠和蝴蝶的膜狀翅膀不同，具有更強的自我修復能力和抗撕裂能力。自1665年英國博物學家羅伯特·胡克利用顯微鏡觀察并畫出羽毛的草圖以來，羽毛的結構和性能便引起了人們的廣泛關注。然而，目前人類對羽毛結構的認識仍停滯在“鉤子—滑槽”模型上，這個模型忽略了羽毛本身的更微觀結構，沒有解釋出羽毛為什么具有抗撕裂能力和超耐久性。

近日，中科院理化技術所仿生材料與界面科學實驗室研究團隊，利用X-射線顯微鏡和顯微操作系統對羽毛的精細三維結構及其功能進行了觀察，發現了羽毛的羽枝間的一種新型機械互鎖體系：由鉤子、滑道和滑道端部的背刺組成的級聯滑鎖系統。他們闡明了級聯滑鎖結構的工作原理：級聯背刺阻礙鉤子滑離，增大分離力；同時背刺的特殊結構保證鉤子能夠滑離，而不受損壞。這揭示了羽毛抗撕裂能力和超耐久性的秘密。

據論文第一作者張飛龍介紹，這種級聯滑鎖結構不僅保證了羽枝間較強的粘附力，同時保護了羽枝在分離過程中不受到損壞。測試表明，羽毛具有很好的拉伸性能，經過1000次的分開/修復實驗，羽枝間的粘附力仍能達到初始值的80％以上。

文章通訊作者王樹濤認為，這種級聯滑鎖結構促成了鳥類羽毛的抗撕裂能力和超耐久性能。“這種結構為新型柔性織物和電子器件的設計制備提供了新的思路。”（李大慶）