沖蝕廣泛存在于機(jī)械、冶金、能源、建材、航空和航天等許多工業(yè)部門，已成為材料破壞或設(shè)備失效的重要原因之一，由沖蝕引發(fā)的一系列問題越來越為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域所重視。

       日前，國際著名學(xué)術(shù)期刊Langmuir（2012, 28，2914-2921）以“Erosion Resistance of Bionic Functional Surfaces Inspired from Desert Scorpions”為題發(fā)表了吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韓志武教授及其研究小組在仿生功能表面抗沖蝕方面的最新研究成果，引起國際科技界、工業(yè)界、航空界和商業(yè)界的極大關(guān)注。國際上有重要影響的《ACS News Service Weekly PressPac》進(jìn)行了亮點(diǎn)評(píng)論，《Scientific American》、《The Economist》、《Science Daily》、《EurekAlert》和《AirspaceMag》等著名科技新聞雜志對(duì)此也進(jìn)行了長篇專題報(bào)道，并給予了高度評(píng)價(jià)，稱韓教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次發(fā)現(xiàn)了黃肥尾沙漠蝎子（Androctonus Australis）體表抗沖蝕的秘密，其體表背板的特殊構(gòu)造使它們具有抵御風(fēng)沙沖蝕的能力，找到了解決機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件抗沖蝕的一種仿生學(xué)新方法。這一研究成果隨后又被60多家國際科技新聞雜志或科技網(wǎng)站報(bào)道和轉(zhuǎn)載。

       生物在漫長的自然選擇過程中，經(jīng)過數(shù)億年的進(jìn)化優(yōu)化逐漸形成了具有優(yōu)異功能的體表來適應(yīng)惡劣環(huán)境。韓志武教授及其研究小組在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持下，深入研究了黃肥尾沙漠蝎子抗風(fēng)沙沖蝕的特性，發(fā)現(xiàn)了沙漠蝎子在氣沙兩相流作用下，其體表抗沖蝕的作用機(jī)理和特征規(guī)律，揭示了沙漠蝎子背部形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)與柔性等多因素的綜合影響機(jī)制，建立了沙漠蝎子體表抗沖蝕的計(jì)算模型和仿生模型。他們依據(jù)蝎子體表在紫外光照射下散發(fā)熒光的特性，通過三維激光掃描以及體視顯微鏡與紫外光相結(jié)合等方法，對(duì)沙漠蝎子背部進(jìn)行了觀測，獲得了蝎子背板的橫向和縱向輪廓曲線，發(fā)現(xiàn)蝎子背甲由十分堅(jiān)韌的幾丁質(zhì)膜構(gòu)成，背板表面分布有圓形凸包顆粒，背板前端顆粒尺寸較大，后端顆粒尺寸較小。背板和腹板兩側(cè)通過柔性側(cè)膜連接，背板之間通過柔性節(jié)膜連接。節(jié)膜具有伸縮性，在連接處形成凹槽。節(jié)膜和側(cè)膜的柔性連接有助于緩釋沙粒沖蝕的能量，圓形凸包顆粒和節(jié)膜處的凹槽能夠改變氣沙兩相流邊界層狀態(tài)，從而使沙漠蝎子具有抵御沙粒沖蝕的能力，在嚴(yán)苛的沙暴沖蝕環(huán)境中得以生存。

       功能表面仿生設(shè)計(jì)與制造是機(jī)械工程與生命科學(xué)密切結(jié)合形成的新興交叉領(lǐng)域，其核心科學(xué)問題是生物優(yōu)異功能表面的形成機(jī)理和作用規(guī)律，以及仿生功能表面設(shè)計(jì)原理和制造技術(shù)。從沙漠蝎子利用體表背板抵御沙漠風(fēng)沙侵蝕獲得靈感，韓志武教授及其研究小組提出了抗沖蝕功能表面多元仿生綜合設(shè)計(jì)原理，這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于采用仿生功能表面解決直升機(jī)旋翼、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、渦輪葉片、管道和其他機(jī)械零件表面損傷的難題，還會(huì)給材料科學(xué)領(lǐng)域帶來許多新的發(fā)展機(jī)會(huì)。