牵引力很重要. 人类一直对如何更好地安全地在潮湿或结冰的表面上移动感兴趣——是否要改进在人行道上行走的鞋子，或者改进在道路上行驶的轮胎. 但是，是什么让一些北极动物能够如此轻松优雅地在冰面上行走和奔跑，而不滑倒和摔倒呢? 电子游戏平台(十大电子游戏正规平台)的三位研究人员深入研究了北极熊的爪子，以找出答案. 他们的研究发表在11月的《电子游戏平台》杂志上 英国皇家学会界面杂志.
为什么是北极熊?
项目团队包括 阿里Dhinojwala， H.A. 高分子科学与高分子工程学院高分子科学教授， 纳撒尼尔Orndorf， 2022年博士学位.D. 他现在是普利司通美洲公司的高级材料科学家 奥斯丁获得， 2021年博士学位.D. 他现在是雪城大学的生物学助理教授. 该项目开始于疫情最严重的时候，当时一切都处于封锁状态.
“We had an ongoing project for many years focused on ice; we were looking at the friction of materials and we were interested in this topic because we are in Akron and our national partners need to develop tires with a strong grip on the road in ice and snow conditions,赤诺瓦拉说. “内特对大自然如何适应这种雪的解决方案很感兴趣. 他想到的例子是北极熊——研究就是从那里开始的.”
这个项目是非常跨学科的, 结合生物和材料研究的方法和技术. Orndorf和Dhinojwala是聚合物科学家，他们将生物学融入到他们的研究中, 而加纳是一名动物生物学家，他将材料科学融入到他的研究中.
这个想法是为了观察北极熊的爪垫. 回顾历史文献, 研究小组发现，以前的工作研究的是微结构(乳头, 北极熊爪子脚垫上的小凸起)，并断言乳头是为了改善雪地上的牵引力而适应的. 之前的研究没有包括其他种类的熊，所以加纳帮助确定了两种与北极熊关系密切的物种(棕熊和美国黑熊)和一种远亲(马来熊)，将其纳入研究.
“新冠肺炎期间实验室的安静让我有机会与全国各地的各种科学家和环保人士联系,奥恩多夫说. “我联系了博物馆, 标本剥制师和其他许多人来收集和查看熊掌垫的实际样品和复制品.”
然后，奥恩多夫和加纳从熊身上提取了爪垫样本，并用扫描电子显微镜对它们进行了成像. 该团队还创建了结构的3D打印输出，以改变特征的直径和高十大电子游戏正规平台. 然后在实验室的雪地里对它们进行测试，看看它们对这些条件的反应如何.
研究小组发现，所有的熊(除了马来熊)的脚垫上都有乳头, 但是北极熊的乳突更高——高达1.5倍. 和, 与较短的乳头相比，北极熊较高的乳头有助于增加对雪的牵引力. 尽管与其他物种相比，北极熊的爪垫更小(可能是因为它们有更大的毛皮覆盖来保存热量), 北极熊较高的乳头弥补了它们较小的爪垫, 增加了30-50%的摩擦剪切应力.
“乳突并不是北极熊独有的. 之前的研究(在该领域)只做了一个含蓄的假设，即乳突本身是为了适应雪地上增强的牵引力，而没有研究其他熊的脚掌. 十大电子游戏正规平台发现其他北美熊也有乳头，这很有趣，乳头的物理特征对在雪地上的牵引力很重要,加纳说.
牵引力影响
现在这项研究已经发表了, 其他科学家和制造商可以将其应用到他们的具体项目中.
“如果你看看雪地轮胎，你会发现它们确实有一些更深的胎面, 但这项研究也可以展示各种设计它们的方法，这些方法可能会产生更大的影响,赤诺瓦拉说.
但感兴趣的不仅仅是轮胎制造商. “从事高海拔攀登的人对这项研究很感兴趣, 专门在恶劣天气下运送货物的公司会希望有更好的抓地力, 等.他补充道.
同样的实验也可以在狗等动物身上进行, 狼, 狐狸和山羊，以确定特定的雪/冰诱导的表面粗糙十大电子游戏正规平台分布是否存在于不同的动物, [TE1]或者自然界为了增加对冰雪的牵引力而进化出了不同的表面粗糙十大电子游戏正规平台, 以及哪个配置文件的性能最好.
基于过去的研究
这并不是十大电子游戏正规平台在牵引力或抓地力领域进行的第一次研究. 作为 仿生学研究中心 电子游戏平台, 并与金砖四国项目的教职员工合作, Dhinojwala和他的团队研究了壁虎的粘附性, 蜘蛛丝, 贻贝粘附, 结构色彩的灵感来自鸟类和其他生物. 他的研究得到了国家科学基金会的支持, 空军科学研究和工业办公室.
他的团队正在继续研究冰——冰是如何形成的，冰的粘附性等等. 这项研究对汽车和飞机工业非常有帮助. 他的学生刚刚开始与NASA在这一领域的一个资助项目上合作.
“让十大电子游戏正规平台的学生参与这样有趣的研究项目是令人兴奋的,赤诺瓦拉说. “他们是十大电子游戏正规平台团队的财富, 许多人在离开亚利桑那大学后继续成为优秀的研究伙伴.”
综合生物科学博士.D. 十大电子游戏正规平台的项目提供了出色的跨学科研究经验，对我作为一名研究人员的发展形成了影响，这次合作当然是其中之一,加纳说. “对我来说，这是一次特别独特的经历，因为在此之前，我的大部分工作都集中在小蜥蜴, 像壁虎, 附着于表面. So, 这是一个令人兴奋和有益的机会，可以将我现有的技能和专业知识应用到熊这样的大型哺乳动物身上. 我在亚利桑那大学的集体经历以及教职员工的支持和指导, 对我目前在生物系工作的准备工作起到了重要作用 BioInspired研究所 雪城大学.”
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