Het protocol hier is gewijd aan onderzoek naar de gratis en snelle manoeuvreren van water strider op het wateroppervlak. Het protocol bevat de microstructuur van benen observeren en meten van de kracht van hechting bij vertrek uit de wateroppervlakte op verschillende snelheden.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Meting van de dynamische kracht gehandeld op Water Strider been omhoog springen door de PVDF Film Sensor
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Deze studie poogde te maken een verklaring voor het fenomeen in de natuur dat water strider meestal springt of op het water glijdt gemakkelijk maar snel, met haar motoriek piek snelheid bereiken 150 cm/s. Allereerst zien we de microstructuur en de hiërarchie van water strider benen met behulp van de scannende elektronen microscoop. Op basis van de waargenomen morfologie van de benen, een theoretisch model van het detachement van wateroppervlak opgericht, die verklaard water striders vermogen te glijden op een wateroppervlak moeiteloos in termen van vermindering van de energie. Ten tweede, een dynamische kracht meetsysteem bedacht met behulp van de PVDF film sensor met uitstekende gevoeligheid, die de hele interactie proces detecteren kan. Vervolgens een één been in contact met water omhoog werd getrokken op verschillende snelheden, en de kracht van hechting werd gemeten op hetzelfde moment. De resultaten van de vertrekkende experiment voorgesteld een diep begrip van de snelle jumping van water striders.
Inleiding
In de natuur bezit water striders opmerkelijke mogelijkheid om te springen of glijden gemakkelijk en snel op het water met de hulp van de slanke en nonwetting benen1,2,3,4,5, maar zelden Beweeg langzaam, dat is in tegenstelling tot de terrestrische insecten. De hiërarchische structuur van water strider stabiliseert de superhydrophobic staat, waardoor de drastische vermindering in contactkracht gebied en hechting tussen water en de been6,7,
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. waarneming van de oppervlaktestructuur op Water Strider been
- Het verzamelen van water striders uit lokale zoet water vijvers met behulp van visserij landing net.
- Ten minste 5 paar middelste poten afgesneden als experimentele monsters met behulp van schaar. Raak de onderkant van de poten zorgvuldig, om te voorkomen dat de oppervlakte besmetting en het verstoren van de microstructuur in de voorkant van benen.
- De benen in de lucht drogen.
- Observeer de oppervlakte microstructuur van een scannende elektronen microscoop met micro-niveau resolutie te gebruiken, zoals in Figuur 1eenbenen....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De relatie tussen snelheid en hechting hefkracht is weergegeven in tabel 1. Wanneer de hijs de lijnsnelheid van 0,01 m/s tot 0,3 m/s, de hechting tussen het water oppervlak en been daalt dramatisch van 0.10 tot 0,03 van kracht. De resultaten van de vertrekkende experiment toonde aan dat de hechting van de piekkracht dramatisch als de hijs verhoging van de snelheid, die aangegeven dat het water striders voelen kan als ze snel op water bewegen zou dalen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
In dit protocol was een dynamische kracht meetsysteem op basis van de PVDF film sensor met succes bedacht, geassembleerd, gekalibreerd voor het meten van de kracht van de hechting van het wateroppervlak. Onder de hele stappen, het was cruciaal dat de kracht van hechting werd gemeten op verschillende snelheden door het heffen van het been van het wateroppervlak als dit onderzoek gericht op het opmerkelijke kenmerk van de snelle manoeuvreren op het water. De resultaten van vertrekkende experiment toonde aan dat de kracht v.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteur heeft niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De auteurs bedanken de nationale sleutel technologie onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma van het ministerie van wetenschap en technologie van China (nr. 2011BAK15B06) voor hun steun. Dank Shuya Zhuang die een master studente uit ons laboratorium is voor uw hulp bij het voltooien van de video-shoot.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| PVDF film sensor | TE Connectivity | DT1-028K/L | De PVDF filmsensor wordt gebruikt om de dynamische contactkracht te meten. |
| Charge amplifier | Wuxi Shiao Technology co.,Ltd | YE5852B | De ladingsversterker is een elektronische stroomintegrator die een spanningsuitvoer produceert die evenredig is met de geïntegreerde waarde van de ingang |
| Data acquisition device | National Instruments | USB-4431 | Het data-acquisitieapparaat wordt gebruikt om de spanningsgegevens te lezen. |
| Displacement stage | ZOLIXINSTRUMENTS CO.LTD | KSAV1010-ZF | KSAV1010/2030-ZF is een verticale wedge-fase met hoge resolutie, hoge stabiliteit en hoge belasting. |
| CCD camera | Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd | digital microscope A1 | Frame rate: 30 frames/sec;Focal distance: 5mm - 30mm |
| Computer | Lenovo | G480 | |
| Servomotor | EMAX US Inc. | ES08MD | Het is niet slecht deze servo met een snelheid variërend van 0,10 sec/60° / 4,8v tot 0,08 sec/60°/6,0v. |
| Mechanical Pipettes | Dragon Laboratory Instruments Limited | YE5K693181 | De pipetten dekken een volumebereik van 0,1 μl tot 2,5 μl |
Referenties
- Gao, X., Jiang, L. Biophysics: Water-repellent legs of water striders. Nature. 432 (7013), 36(2004).
- Hu, D. L., Chan, B., Bush, J. W. M. The hydrodynamics of water strider locomotion. Nature. 424 (6949), 663-666 (2003).
- Jiang, C. G., Xin, S. C., Wu, C. W.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
