若干典型动物牙齿的生物摩擦学机理研究

  • 动物牙齿经过漫长进化形成了特有的适应环境的几何形态和解剖学结构,构成了具有优异耐磨性能的天然生物摩擦学系统,而人们对其服役行为知之甚少。本项目拟针对若干典型动物牙齿的生物摩擦学行为与调控机理、仿生学设计展开研究。通过对动物口颌系统的生物力学分析、牙齿组织结构和机械性能的系统表征、不同食性动物牙齿摩擦学行为的体内/外模拟实验研究,揭示恶劣受力环境(高硬混杂食物、强酸性介质等)及复杂结构因素(形状多变、跨尺度多级结构等)对牙齿摩擦学行为的影响机制;以活体竹鼠为重点研究对象,考察不同受力环境下竹鼠门牙的微观结构和机械性能,研究界面摩擦对牙齿组织结构演变的调控机理;在此基础上,结合生物统计学分析,揭示动物牙齿耐磨功能的形成机制,提出基于动物牙齿的摩擦学仿生设计准则。本项研究不仅对探索自然界的奥秘、丰富和发展生物摩擦学学科理论体系具有重要理论价值,而且为工程耐磨器件的仿生设计提供理论基础与技术支撑。